Labo 5-Alexander Rocca

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

UNI-FIC

Medición de la componente horizontal del campo magnético Objetivo temático: Aplicar conceptos de electromagnetismo.

Objetivo específico: 

Comprobar que en un conjunto de espiras por la que circula una corriente eléctrica produce un campo magnético perpendicular al plano de las e spiras.



Calcular el valor aproximado de la componente horizontal del campo magnético de la Tierra que existe en el laboratorio.

Teoría: En esta práctica aprovecharemos el car ácter vectorial del campo magnético para poder determinar experimentalmente el valor de la componente horizontal BT del campo magnético terrestre. Para esto se producirá un campo magnético e n el centro de la bobina de 150 espiras y dicho campo se orientará perpendicularmente al campo magnético terrestre, como se muestra en la siguiente figura.

Fig. 1 Campo magnético terrestre y el campo magnético de la bobina Donde Bb: Campo magnético de la bobina BT : Campo magnético de la tierra BRh: Campo magnético resultante

QUINTO LABORATORIO DE FÍSICA II-COMPONENTE II-COMPONENTE HORIZONTAL DEL CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

Página 1


UNI-FIC

Donde el valor del campo magnético de la bobina se obtiene mediante la expresión:

 

  



Donde

µ0: Permeabilidad magnética en el vacío N : Número de espiras I : Corriente eléctrica r : Radio de las espiras De la Fig. 1 obtenemos la siguiente expresión:

  

 



   1 y 2 obtenemoS:

I = cotα cotα (

   )   

…


Página 2


UNI-FIC

Materiales: 

Una fuente de CC



Un multímetro



Una resistencia de 910 Ω



Protoboard



Cables



Un conjunto de espiras



Una brújula



Una regla

Observación:

En el laboratorio no se supo para que serv ía un pequeño gacho de fierro que estaba en la brújula, como observamos en la imagen a esto se le llama “pínula”

Pínula: Tablilla con una abertura circular o longitudinal que en los i nstrumentos topográficos y astronómicos sirve para dirigir visuales.


Página 3


UNI-FIC

Procedimiento: 

Mida la resistencia, esta tiene un valor de 910 Ω



Arme el circuito anterior, de la fuente de voltaje conecte a la resistencia a través de cocodrilos, luego de esta conecte a la bobina y cierre el circuito.



Ponga una brújula en el centro de la bobina y haga variar el voltaje que se induce en la bobina con esto observaremos que la brújula presenta una pe queña desviación, para esto debemos medir cuantos grados se desvía.



Armaremos una tabla de cotα Vs el voltaje, ya que con esto podemos saber otra tabla que es la intensidad Vs cotα.



Con los datos obtenidos haremos las respectivas gráficas que nos pide el cuestionario.

Resultados: 1.- Demostrar la expresión (1) para el campo magnético de la bobina  .

   .K ∫   

B=

B=

   .K ∫   

  ∫  .K  

B=


Página 4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA B=

UNI-FIC

  =  

Pero como hemos hecho el proceso par a una espira entonces se deduce que para N espiras el campo magnético resulta:

  B= 

2.- Usando la relación V=I.R calcular I

voltaje (v)

intensidad (A)

3.46

0.00380219

7.38

0.00810989

10.26

0.0112747

14.47

0.015901

17.19

0.0188901

20.3

0.02230769

En este caso la ecuación estará dada por:

V=910.R


Página 5


UNI-FIC

3.-Hacer un gráfico de la variación de I contra cotα: 

Para este paso debemos de hacer el cuadro de voltajes y de las variaciones de los ángulos.

voltaje (v)

intensidad (A)

α

cot(α)

3.46

0.00380219

84

0.1051042

7.38

0.00810989

76

0.249328

10.26

0.0112747

70

0.3639702

14.47

0.015901

64

0.4877325

17.19

0.0188901

60

0.5773502

20.3

0.02230769

56

0.6745085

Tabla de datos generales



Ahora haremos una tabla de I vs cot(α), con su respectivo ajuste lineal.

Intensidad

cotα

0.00380219

0.1051042

0.00810989

0.249328

0.0112747

0.3639702

0.015901

0.4877325

0.0188901

0.5773502

0.02230769

0.6745085

Ahora con estos datos haremos el ajuste lineal donde tomaremos a la cot(α) como el e je X y a la intensidad como el eje Y.


Página 6


Intensidad

cotα

UNI-FIC

Ix cotα

(cotα)(cotα)

0.00380219

0.1051042

0.00039963

0.011046893

0.00810989

0.249328

0.00202202

0.062164452

0.0112747

0.3639702

0.00410365

0.132474306

0.015901

0.4877325

0.00775543

0.237882992

0.0188901

0.5773502

0.0109062

0.333333253

0.02230769

0.6745085

0.01504673

0.454961717

∑  =0.0402336

∑ =1.231863613

∑  =0.08028557

∑  =2.4579936

0.025

0.02 ) A ( 0.015 d a d i s n e 0.01 t n I

I = 0.0327 cot( α) + 5E-06

0.005

0 0.00

0 .1 0

0.20

0.30

0.40

0.5 0

0.60

0.70

0.80

cot(α)

La pendiente de la recta sale 0.0327, ahora analizaremos a que es equivalente esta pendiente.


Página 7


UNI-FIC

Analizando las fórmulas dadas:

 =

  

(1)

 = tgα. 

(2)

Remplazando la ecuación 1 en 2 obtenemos:

I = cotα cotα (

Debemos de asimilarlo con la ecuación de

   )   

y= mx +b y= + x

  ∑  =  n +  ∑     ∑  =  ∑  + ∑  

0.08028557= 6 +2.4579936  0.0402336= 2.4579936 + 1.231863613

 =0.0327

……………………. Valor de la pendiente


Página 8




UNI-FIC

Entonces el valor de la pendiente en el ajuste de la curva es igual a la expresión en paréntesis

   = 0.0327    R= 0.08m N=150

 = 4 x  Remplazando los datos nos sale que el campo de la t ierra horizontal es:

 = 3.852377991x  T

Nota: 1T = 10000G Entonces el campo horizontal de la tierra es:

 = 0.3852377991 G


Página 9


UNI-FIC

Conclusiones: 

Algo que no parece tener importancia es que al momento de realizar el ex perimento no debemos de tener objetos metálicos c ercanos ya que esto influye en la medición del campo magnético terrestre; ya que la aguja puede desplazarse una rayita en la brújula y esto equivale a 2°.



Debemos de tener en cuenta que para la medición de los ángulos la espira debe formar 90° con el Este de la brújula para que las lecturas de los ángulos sean co rrectas; pero como esto se da visualmente entonces habrá un margen de error.



Debemos de realizar todas las lecturas cor rectamente de los instrumentos tanto de las resistencias y ver que la fuente funcione correctamente; debemos de verificar que nuestros cocodrilos estén en buen estado.



El error más común que podemos cometer es que midamos mal, podemos corregir esto si la medición del desplazamiento lo hacemos mirando perpendicularmente a la brújula y no oblicuamente.



En la última pregunta del informe hemos puesto que e l valor de ese campo magnético e s la componente horizontal del campo magnético terrestre esto lo concluimos ya que todas las mediciones lo estamos haciendo en el plano XY entonces e s de suponerse que el valor obtenido es el campo que nos piden.

Bibliografía: 

Marcelo Alonso-Edwar J. Finn-Física.



Manual de laboratorio de Física.


Página 10

Labo 5-Alexander Rocca

Recommend Documents