CAMPO MAGNÉTICO DE UNA CORRIENTE RECTILÍNEA

CAMPO MAGNÉTICO DE UNA CORRIENTE RECTILÍNEA

Práctica N°10

Angie Paola Acosta Mora (1.085.333.618)

Nahomy Cortés Leyton (1.004.915.258)

Luisa F. Padilla Estrada (1.004.959.917)

Cristina I. Villa Ramírez (1.113.787.782)

Programa de Química

Facultad de Ciencias Básicas y Tecnologías

Universidad del Quindío

Armenia, Quindío – 11 de Mayo de 2018

INTRODUCCIÓN

El tema que se trató fundamentalmente en la práctica fue el campo magnético de una corriente rectilínea a partir de la reconstrucción del experimento de Hans Christian Oersted, el cual demuestra que una corriente eléctrica en un alambre desvía la aguja de una brújula próxima al mismo, esta teoría ha sido fundamental a través de la historia para unificar los conceptos de lo ahora conocido como electromagnetismo [1]. Si existe una corriente en dicho alambre, que es recto y muy largo, se presentan unas líneas de campo magnético, las cuales son círculos concéntricos que se encargan de rodear a este. A una distancia r perpendicular del alambre, el campo magnético es tangente al círculo [2].  La dirección de la corriente es aquella en la que fluirán las cargas positivas, es así como la magnitud de B en función de la corriente y la distancia está dada por la siguiente fórmula:

[pic 1]

Por otra parte, la dirección de B está relacionada con la regla de la mano derecha, en donde si el dedo pulgar apunta en la dirección de la corriente, el campo magnético se obtendrá al momento de cerrar los otros cuatro dedos de la mano [3]. Además, si la corriente en el alambre es constante en el tiempo, el campo B creado por dicha corriente también será constante [4]. De igual manera, se utiliza la ley de Biot para calcular el campo magnético producido por un conductor rectilíneo, por el que circula una corriente de intensidad. Los objetivos principales de la práctica fueron: Determinar la dirección del B que envuelve a un filamento recto y largo, mediante el uso de una brújula, también encontrar la relación existente entre el campo magnético que produce un conductor con la distancia a él y la corriente que lo circula [5].

 La importancia del campo magnético radica en que desempeña un papel primordial en la protección de los vientos solares, corrientes de partículas cargadas de energía que emana el sol y que emiten radiación, es así como sin este campo magnético terrestre la vida no podría existir. Por consiguiente, BT se extiende del núcleo hasta la superficie del planeta, esta zona es conocida como magnetósfera y está formada por líneas invisibles que parten de los dos polos, como si se tratara de un imán [6]. Otro beneficio de esto, es que permite que muchos animales puedan definir “un sentido magnético de dirección” en cuanto a la ubicación geográfica, asimismo, en la botánica se detectó un efecto de los campos magnéticos en los procesos fisiológicos de las plantas, haciendo que las plantas crecieran más rápido en este campo que en un ambiente normal; en la NASA, se incluyen generadores de campo magnético para producir uno artificial, con el propósito de evitar problemas de salud en los astronautas, entre otras [7].    

En primer lugar, en esta práctica se realizó un montaje para observar el campo magnético que crea una corriente rectilínea, por lo que, se tomaron los datos con la ayuda de una brújula, para hallar la relación entre  y r, después se graficaron los valores y se comparó el valor de la pendiente de la recta con la ecuación (1), para hallar de forma experimental del valor del campo magnético de la Tierra [8].  [pic 2]

MATERIALES Y MÉTODOS

1.  Se realizó el montaje con los respectivos materiales como se observa en la Figura 1.1 Una fuente, un multímetro, un reóstato, un soporte universal, un par de cables banana- caimán, banana-banana y una brújula. Posteriormente se trazó una recta la cual representaba la dirección del campo magnético terrestre, luego se hizo circular una corriente menor a 3 A por el alambre, que se encontraba en posición vertical y perpendicular, al plano donde se colocó la brújula.

[pic 3]

Fig 1.1 Montaje para observar el campo magnético producido por una corriente rectilínea. [9]   

2. En segundo lugar, se midió la distancia del centro de la brújula al alambre, luego se registraron los valores de los ángulos obtenidos al momento de variar la corriente cuando se movía la aguja magnética dejando la distancia constante. Después se encontró la relación entre  , y se determinó el valor de BT.[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

3. En tercera instancia,  se halló la relación entre  y la distancia r manteniendo constante la corriente, seguidamente, se determinó de manera experimental el valor del campo magnético de la tierra, a partir de la linealización de la gráfica.[pic 7]

[pic 8][pic 9]

RESULTADOS

PRIMERA PARTE:

A partir de:

[pic 10][pic 11][pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

En primer lugar, se halló la relación entre  y r, luego, el valor obtenido de la pendiente a partir de la gráfica se igualó con la siguiente ecuación: Pendiente y posteriormente, se determinó de manera experimental el valor de  teniendo en cuenta que . Por último, se comparó el valor hallado experimentalmente con el reportado en la literatura.[pic 15][pic 16][pic 17][pic 18]

TABLA 1: Corriente vs Tangente Ө vs Ángulo

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