Bobinas de Helmholtz Práctica: 5

Guía Laboratorios virtuales Asignaturas Teórico-Practicas

Formato de Prueba Departamento de Ciencias Básicas

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Facultad/ Programa: Ingeniería Industrial Ingeniería Civil Ingeniería de Sistemas y computación Ingeniería de Electrónica y Telecomunicaciones

Evaluación:

Asignatura: Electricidad y Magnetismo y Laboratorio

Título: Bobinas de Helmholtz Práctica:

5

Versión Virtual: 001

Grupo: Jornada: Diurna

Nocturna

Fecha: / MM / AAAA

Nombres: Códigos:

1. Introducción

Se estudia el campo magnético generado por la simulación de un par de bobinas idénticas ubicadas a lo largo de un mismo eje axial. Esta configuración es conocida como bobinas de Helmholtz. Se busca que el estudiante evidencie que la corriente eléctrica es fuente de campo magnético utilizando la simulación de este montaje.

El estudiante realizará adquisición de datos por medio de un computador utilizando la simulación de un sensor de campo magnético. Con éstas mediciones podrá observar la dependencia del campo magnético con la posición sobre el eje de las bobinas. Adicionalmente a través de la recolección de datos, se pretende que el estudiante realice un tratamiento de propagación de errores con el fin de estimar el valor del campo magnético en el centro de las bobinas, con su respectiva incertidumbre cuando la separación entre bobinas es igual al radio de las bobinas.

2. Objetivos y competencias

2.1. Objetivos de aprendizaje

a. Potenciar el trabajo y las competencias comunicativas. b. Manejar adecuadamente el simulado del laboratorio, para el registro de datos de

magnitudes directas o indirectas con sus respectivas incertidumbres. c. Tabulación, organización, análisis e interpretación de resultados con el apoyo de

relaciones matemáticas, de graficas e indicadores estadísticos. d. Desarrollar destrezas para la elaboración y presentación de informes que

contribuyan en el perfeccionamiento de su perfil profesional y ocupacional.

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e. Reconocer la corriente eléctrica como fuente de campo magnético. f. Evidenciar el comportamiento del campo magnético en función de distancia a lo

largo del eje de las bobinas. g. Calcular un valor experimental de campo magnético en el centro de la simulación del arreglo de bobinas de Helmholtz y su respectiva incertidumbre por propagación de errores para una determinada configuración.

2.2. Objetivos de Enseñanza

a. Hacer una breve introducción sobre el campo magnético y explicar el objetivo

de la experiencia a realizar. b. Acompañar al estudiante resolviendo dudas de carácter conceptual,

metodológico y procedimental. c. Fomentar la ética y la responsabilidad en el trabajo académico y en el ámbito

profesional. d. Fomentar la auto-reflexión crítica en el estudiante que permita la formación de

ingenieros comprometidos con la sociedad y su proyecto de vida. e. Corregir y retroalimentar los informes de laboratorio.

2.3. Competencias

a. Capacidad para leer e interpretar textos de carácter científico en su lengua

nativa y en una segunda lengua. b. Capacidad para elaborar e interpretar gráficas a partir de los datos obtenidos. c. Capacidad para analizar y correlacionar datos experimentales con el fin de interpretar un modelo explicativo y aplicarlo en la solución de nuevos problemas. d. Capacidad de trabajo, a través de diferentes medios tecnológicas. e. Capacidad para organizar datos, resultados, sintetizar conclusiones

contrastando con la teoría. f. Capacidad para elaborar, analizar e interpretar gráficas a partir de datos

obtenidos en el experimento. g. Capacidad para manejar el lenguaje científico a un nivel de introducción a las

ciencias (prefijos, notación científica). h. Capacidad para buscar, organizar y clasificar información relacionada en el

contexto de las ciencias. i. Capacidad para utilizar el simulador del laboratorio, minimizando cualquier

impacto ambiental.

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3. Marco de referencia

La fuerza magnética tiene su origen en la interacción de cargas en movimiento con el campo magnético. Por otro lado, el campo magnético B es una cantidad vectorial, cuyo origen está relacionado con las cargas eléctricas en movimiento al interior del conductor, tal como se estudiará en esta práctica.

La unidad de campo magnético en el Sistema Internacional es el tesla (T). Ya que es una unidad demasiado grande, se utiliza usualmente una unidad menor conocida como gauss (G) que pertenece al sistema CGS. El factor de conversión es el siguiente: 1T= 10000G

Campo creado por las Bobinas de Helmholtz (dos bobinas coaxiales)

El campo magnético en el punto medio de la distancia entre las bobinas de Helmholtz (ver figura 1) está dado por la siguiente B expresión:

= R√125 8μ0NI

(1)

Donde: μdel 0 = espacio 4π × libre.

10−7 T∙mA es la permeabilidad magnética

N = Número de vueltas de cada bobina. I = Corriente. R = Radio de las bobinas.

La ecuación anterior solo es válida cuando las dos bobinas están separadas una distancia R.

4. Recursos Utilizados:

1. Computador. 2. Simulador en Geogebra implementado por Mario Ruiz.

Figura 1: Configuración de las bobinas de Helmholtz para este experimento.

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