PRÁCTICA-10.-Brújula-de-tangentes (1)

UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES, EXACTAS Y DE LA EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO

PRÁCTICA 10

BRUJULA DE TANGENTES 1. OBJETIVOS •

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Estudiar el efecto que los campos magnéticos creados por corrientes eléctricas ejercen sobre una brújula. Determinar la magnitud de la componente horizontal del campo magnético terrestre en la ciudad de Popayán a partir del campo magnético que produce una bobina plana circular.

2. MARCO TEÓRICO 2.1 La brújua ! a" b#b$%a" &' (')*#+, Una brújula o aguja imantada libre de moerse en posici!n horizontal" en ausencia de otros campos magnéticos" indica la direcci!n de la componente horizontal del campo magnético terrestre B#. $i una ez que tenemos la brújula en su posici!n de equilibrio %se&alando el 'orte(" se aplica sobre la misma otro campo magnético B perpendicular a B# " la brújula se desiará un ángulo ) dado por %figura *(+ 

tan tan  = 

-1



,as bobinas de #elmholtz para obtener el campo magnético uniforme B están formadas por dos bobinas idénticas" con ' ueltas en total y radio medio -" que poseen un eje común y por las cuales pasan corrientes de igual intensidad  y en el mismo sentido. ,a distancia de separaci!n entre las bobinas es también igual a -. Este montaje tiene una propiedad importante" útil en muchas aplicaciones+ el campo magnético en los puntos pr!/imos al eje del conjunto es prácticamente uniforme" paralelo al eje y su alor iene dado por+    = √   -2  67 Donde 01 2 345*1 85m9: es la permeabilidad magnética del ac;o y ' es el número de espiras de una de las dos bobinas. : partir de las ecuaciones %*( y %<( obtenemos+   

 = √   tan

-/



=on esta ecuaci!n se puede determinar ># midiendo los alores de  y de ). Práctica 10 - Página1

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$ura 1. Desiaci!n de una aguja magnética por efecto de la componente horizontal del campo magnético terrestre %B#( y del campo magnético % B( inducido por las bobinas de #elmholtz.

/. MONTAJE EPERIMENTAL /.1 C#%"$&'ra3$#%'" a%+'" &' 3#)'%,ar 



,ea completa y detenidamente esta gu;a? asegúrese de comprenderla y contar con todos los elementos necesarios para la realizaci!n de la práctica antes de llear a cabo cualquier otra labor. :tienda las recomendaciones del profesor.

/.2 Ma+'r$a'" ! E4u$5#6 *( <( B( 3( C( (

@uente de alimentaci!n. Ault;metro. -e!stato. >rújula de tangentes. 'iel. @le/!metro o regla.

$ura 2. :rreglo e/perimental

Práctica 10 - Página2


7. PROCEDIMIENTO EPERIMENTAL 7.1 M8+#&# &' a 9ar$a3$:% &' V#+aj' ! a C#rr$'%+' a( Efectúe el montaje que se indica en la figura B. Desmonte con delicadeza la brújula tirando de ella hacia arriba y mida el radio de la bobina. -eg;strelo en la Taba 1. =oloque de nueo la brújula en su sitio con suaidad" sin forzarla. b( =on la fuente y el mult;metro apagados niele y centre la brújula. ire la bobina de tal manera que el campo magnético que ésta produzca cuando pase una corriente eléctrica a traés suyo sea perpendicular a la componente horizontal del campo magnético de la 8ierra. ire la base de la brújula de forma tal que la escala que se encuentra en esta marque cero grados respecto de la punta de la brújula. c( Usando las claijas" ajuste la brújula de tangentes a <1 ueltas y el mult;metro en la escala de medida de corriente en miliamperios más alta que posea. d( Encienda mult;metro y fuente. ncremente lentamente la tensi!n que entrega la fuente hasta que la aguja de la brújula se oriente en direcci!n 3CF. Este ángulo será el del campo magnético resultante entre la componente horizontal del campo magnético terrestre y el generado por la bobina. -egistre en la Taba 1 el oltaje y corriente correspondientes. Ponga a cero la tensi!n de la fuente y apáguela. e( Para cada número de ueltas de la Taba 1 repita el paso anterior.

7.2 M8+#&# &' V#+aj' C#%"+a%+' f( @ije la tensi!n de la fuente en *1 G. :segúrese que la bobina de la brújula de tangentes esté orientada según se indic! en el literal %c( de esta gu;a. g( Para cada número de ueltas en la Taba 2 mida la corriente eléctrica que circula as; como el ángulo de defle/i!n de la aguja. -egistre sus obseraciones en dicha tabla. -etire la brújula del montaje y por medio de la regla o metro determine el radio de la bobina. h( ,impie y ordene los elementos y su sitio de trabajo. #aga entrega formal del material al laboratorista. Entregue el preinforme al docente del laboratorio.

;. ANÁLISIS PREGUNTAS < CÁLCULOS Para calcular el campo magnético terrestre se usarán dos métodos+ ;.1 M8+#&# +':r$3# Utilice la e/presi!n %3( para calcular el campo magnético y e/plique detalladamente de donde se obtiene.



   -7  67 donde 01 2 345*1 85m9: es la permeabilidad magnética del ac;o" - el radio de la bobina y ' es el número de espiras de una de las dos bobinas.

=

;.2 M8+#&# r=>$3# rafique la corriente medida que circula en la bobina" en funci!n del inerso del número de espira %*9'(. :juste los datos obtenidos a una l;nea recta y a partir de la pendiente calcule el alor del campo magnético de la bobina y el campo magnético terrestre. ;./ Pr'u%+a" 1) ¿Que se puede afirmar del valor relativo de ambos campos magnéticos y cuál es el valor del campo magnético terrestre? 2) ¿Qué es el cinturón de Van Allen? Qué relación tiene con la fuerza magnética terrestre? 3) ¿Para qué se utilizan los campos magnéticos en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN? 4) ¿Qué es el efecto Hall y qué aplicaciones tiene?

?. BIBLIOGRA@A LÉVY, Élie, Diccionario Akal de Física, Ed. Akal S.A., Pinto (Madrid), 2008. Guías Laboratorio Electromagnetismo, Universidad del Cauca. • • • • • • • •

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APENDICE 1. TABLAS DE DATOS


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