BOBINAS DE HELMHOLTZ
JOSE ADOLFO ARIAS (1111497) LILIBETH TATIANA MONTAÑEZ (1920494)
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE FISICA 2013
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BOBINAS DE HELMHOLTZ
JOSE ADOLFO ARIAS (1111497) LILIBETH TATIANA MONTAÑEZ (1920494)
PRESENTADO A: CARLOS CONTRERAS
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE FISICA 2013 2
CONTENIDO PAG.
1. INTRODUCCION
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2. OBJETIVOS
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3. MARCO TEORICO
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4. MATERIALES
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5. ANALISIS
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6. CONCLUSIONES
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7. BIBLIOGRAFIA
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1. INTRODUCCION
En el siguiente laboratorio se busca conceptualizar y posteriormente identificar Como se calcula un campo magnético según las bobinas de helmholtz. Se establecerá un montaje experimental, que por ayuda de un sensor de campo magnético y un voltaje asignado determinaran como es el comportamiento del mismo en el eje de las bobinas a una distancia R.
Se tomaran datos experimentales y se obtendrán al mismo tiempo los modelos teóricos para poder al final comparar los resultados .
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2. OBJETIVOS
General
Analizar la distribucion espacial del campo magnetico entre un par de bobinas Helmholtz.
Especificos
Medir la componente axial del campo magnetico a lo largo del eje z de las bobinas planas.
Analizar la distribucion espacial del campo magnetico.
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3. MARCO TEORICO
BOBINAS DE HELMHOLTZ: Una bobina de Helmholtz es un dispositivo para la producción de una región de casi uniforme el campo magnético . Es nombrado en honor del físico alemán Hermann von Helmholtz. Un par de Helmholtz se compone de dos circulares idénticas bobinas magnéticas que se colocan simétricamente uno a cada lado del área experimental a lo largo de un eje común, y separados por una distancia h igual al radio R de la bobina.Cada bobina lleva a una igualdad de corriente eléctrica que fluye en la misma dirección.
Si ambas espiras tienen un número de arrollamiento igual a N y por ambas espiras circula una corriente I (en el mismo sentido), se tiene que el campo magnético en el centro de las espiras es constante dentro de un volumen de radio R3. El valor del campo magnético dentro de la espira viene dado por:
Dado un circuito cerrado recorrido por una corriente continua i, el campo magnético que crea viene dado por la expresión:
que constituye la ley de Ampare-Laplace o de Biot-Savart .
El campo magnético creado por una espira circular en un punto cualquiera es difícil de calcular, pero si consideramos solamente puntos sobre su eje de simetría el cálculo es sencillo, obteniéndose:
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En función del momento magnético de la espira,
Esta configuración de espiras frecuentemente empleada (bobinas de Helmholtz), básicamente consisten en dos solenoides circulares del mismo radio R y con un eje común como muestra la Figura 2, separados por una distancia tal que la segunda derivada del campo magnético B se anula en el punto del eje equidistante de ambos solenoides (punto medio).
Las bobinas de Helmholtz desempeñan un papel importante en la investigación científica, donde se utiliza frecuentemente para producir un campo magnético relativamente uniforme en una pequeña región del espacio.
El módulo del campo magnético creado por la bobina de Helmholtz en un punto a una distancia z de uno de los solenoides y sobre el eje es
cuando las intensidades en los solenoides tienen el mismo sentido, y en el punto medio entre los dos solenoides y sobre el eje, el campo es
Fig.1 Sistema de bobinas de helmholtz 7
4. MATERIALES
Fuente de alimentacion 12v/2 Sonda Hall Adaptador, enchufe bnc Adaptador, hembra bnc Sensor de movimiento c. cable Cobra3 6ª sonda corriente Software cobra 3 – fuerza / tesla Porta placas Hilo de seda Regla Fuente de alimentacion universal Bobinas de Helmholtz Sensor de corriente Modulo de tesla Unidad basica cobra 3 PC, windows
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5. ANALISIS
1. Con los datos de la tabla 1. Grafique el campo magnetico B en funcion del desplazamiento a lo largo del eje axial. Determine la region donde el campo magnetico producido por la bobinas de helmholtz es constante, respecto a su eje axial. Rta/
Tabla 1. SONDA HALL AXIAL
d
B
-0.008 0.23 2.66 5.51 8.25 9.74 10.43
1.363 1.490 1.532 1.575 1.580 1.606 1.585
Campo Magnetico vs Desplazamiento 1,650 1,600 1,550 1,500
a i c 1,450 n a t s i 1,400 D
B
1,350 1,300 1,250 1,200 -0.008 0.23
2.66
5.51
8.25
9.74
10.43
Campo Magnetico
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2. Con los datos de la tabla 2. Grafique el campo magnetico B en el centro de la bobinas en funcion de la corriente I. Rta/
Tabla 2. SONDA HALL AXIAL
I
B
0.07 0.07 0.23 0.70 1.07 1.47 1.83 2.06 2.24 2.44 2.51 2.62 2.69
-0.080 0.000 0.069 0.456 0.588 0.907 1.145 1.309 1.309 1.506 1.896 1.733 1.758
Campo Magnetico vs Corriente 2,000 1,500 e t n e i r 1,000 r o C
B
500 0 1.83
2.06
2.24
2.44
2.51
2.62
2.69
Campo Magnetico
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3. Determine la pendiente Rta/
A (0.23, 0.069)
m=
B (2.59, 1.758)
= 0.7156
4. ¿ Cual es la relacion entre la pendiente y el radio de las bobinas ? Rta/
Se prestan de buena manera, para clacular las magnitudes de los campos generados por las bobinas de helmholtz.
5. Con los datos de la tabla 3. Grafique el campo magnetico B en funcion del desplazamiento a lo largo del eje tangencial. Determine la region donde el campo magnetico producido por las bobinas de helmholtz es constante, con respecto a su eje tengencial. Rta/
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Tabla 3. SONDA HALL TANGENCIAL
d
B
0.03 0.65 3.44 6.02 9.73 13.68 17.27 19.26 19.96
0.056 0.064 0.085 0.027 -0.080 -0.0117 -0.021 0.027 -0.042
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6. Con los datos de la tabla 4. Grafique el campo magnetico B en el centro de las bobinas en funcion de la corriente I. Rta/
Tabla 4. SONDA HALL TANGENCIAL
I
B
0.07 0.07 0.09 0.66 1.28 1.45 1.75 2.04 2.35 2.36 2.60
-0.122 -0.143 -0.127 -0.164 -0.233 -0.133 -0.159 -0.154 -0.217 -0.106 -0.107
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7. Determine al pendiente y analice el acuerdo o desacuerdo de este resultado con el obtenido en el numeral 3. Explique. Rta/
A ( 0.07 , -0.122 ) B ( 2.60 , -0.175 )
m=
= - 0.021
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6. CONCLUSIONES
En este trabajo se encontró que, el campo magnético es proporcional a la corriente e inversamente proporcional ala separación entre los núcleos.
Se confirmo mediante la observación de la orientación de la limadura de hierro, que al introducir una corriente a un sistema de bobinas es posible crear un campo magnético; las bobinas de helmholtz proporcionan un gran acercamiento a la realidad de la formación de estos campos debido a su diseño que permite la formación de un campo uniforme.
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7. BIBLIOGRAFIA
http://fiuady-lab2.blogspot.com/2010/02/bobina-de-helmholtz.html
http://es.scribd.com/doc/48911488/caracterizacion-de-bobinas-helmholtz
http://www.slideshare.net/ricardotorres_cifuentes/laboratorio-n-2-ricardo
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