FACULTAD DE INGENIERIA Y CIENCIAS NATURALES

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UNIVERSIDAD DEL VALLE

FACULTAD DE INGENIERIA Y CIENCIAS NATURALES

LABORATORIO DE FISICA GENERAL II

CALI – VALLE DEL CAUCA

MEDIDA DE CAMPOS MAGNETICOS: SONDA HALL

J. C. Cárdenas (1539226), N. López Gómez (1425633) V. Ortiz Galindo (1427753). 

RESUMEN: En esta práctica se comprobó el efecto Hall al medir el campo magnético creado por la configuración de dos bobinas de Helmholtz, en el cual se comprobó experimentalmente que el campo magnético es directamente proporcional a la corriente, también se observó que el campo magnético es relativamente uniforme entre las bobinas y decae rápidamente al alejarse de ellas. Se calculó  la permeabilidad magnética del vacío (µ0) 1,484*10-6, la  cual está acorde con los valores teóricos al presentar un porcentaje de error del 18,1%.

Palabras clave: Efecto Hall, campo magnético, corriente, bobinas de Helmholtz, permeabilidad magnética.

1. INTRODUCCION

El efecto Hall fue descubierto por Edwin H. Hall en 1879 mientras cursaba el último año en la universidad. Este efecto consiste en la aparición de un campo eléctrico transversal al sentido de la corriente que circula por una muestra conductora cuando ésta se encuentra en un campo magnético. Los experimentos de Hall mostraron que los portadores de cargas eran partículas cargadas negativamente, hecho de gran relevancia en su época ya que los electrones no serían descubiertos hasta más de diez años después. Un experimento Hall sirve hoy en día para determinar el signo de los portadores de cargas de los distintos materiales. Un sensor de efecto Hall se vale del efecto Hall para la medición de campos magnéticos o corrientes. Si por un sensor Hall circula corriente y se lo coloca en un campo magnético, aparece un voltaje proporcional al producto entre la corriente y la intensidad de la componente normal del campo magnético respecto del sensor. Si se conoce el valor de la corriente, se puede calcular la intensidad del campo magnético. A la vez, si se crea un campo magnético por medio de una corriente que circula por una bobina o un conductor, se puede practicar el experimento inverso de la determinación de la corriente mediante la medición del campo magnético con el sensor. [4]

1. MODELO TEORICO

Si una corriente eléctrica fluye a través de un conductor situado en un campo magnético , que este campo ejerce una fuerza transversal sobre los portadores de cargas móviles, la velocidad de las cargas en movimiento (magnitud ) tiene una magnitud , la fuerza eléctrica va hacia arriba , del mismo modo que la fuerza magnética, ver imagen 1, en un conductor es la misma sin que importe que las cargas sean negativas o positivas, en cualquier caso, una carga impulsada hacia el borde superior del conductor por fuerza magnética es igual a.[1][2][pic 2][pic 3][pic 4]

                 ec.1[pic 5]

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Imagen 1. Fuerza sobre portadores de carga de un conductor en un campo magnético.

Si los portadores de carga son electrones, el borde superior de la banda se acumula un exceso de carga negativa, lo cual deja un exceso de carga positiva  en el borde inferior, esta acumulación continua hasta que el campo electrostático resultante  se hace suficientemente grande para generar una fuerza  () que sea igual a la opuesta  (), después de esto ya no hay ninguna fuerza transversal neta que desvía las cargas móviles. Esto produce una diferencia de potencial medible entre los lados opuestos del conductor, a esto se le llama efecto hall en honor a E.H. Hall que los descubrió en 1879.[pic 7][pic 8][pic 9]

Si se tiene en cuenta que  y  podemos determinar la diferencia de potencial eléctrico.[pic 10][pic 11]

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Las bobinas de Helmholtz

El campo producido por la bobina igual de radio a de N espiras apretadas, recorridas por una corriente eléctrica I de intensidad y separadas por una distancia d, ver imagen 2, se sitúa el origen en el punto medio 0 entre las bobinas y calculamos el campo magnético en un punto x del eje común de las dos bobinas.

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Imagen 2. Bobinas de Helmholtz y campo magnético.

El campo magnético es constante en la distancia de los puntos medio de cada bobina, y equivale a la sumatoria del campo magnético de la bobina 1 y la bobina 2. [3]

                         ec.2[pic 15]

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Diferencial de potencial eléctrico en un campo uniforme es.

*d                   ec.3[pic 18]

Se reemplaza (2) en (3)

              ec.4[pic 19]

Donde el coeficiente hall de cada material es . De tal manera que:[pic 20]

               ec.5[pic 21]

                 ec.6[pic 22]

               ec.7[pic 23]

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1. MODELO EXPERIMENTAL

Campos magnéticos con sonda Hall

Se conecta en serie la fuente de poder, el multímetro en función de amperímetro y las bobinas Helmholtz para crear un campo magnético uniforme, luego se conectó la lámina conductora en serie con la fuente de poder y el amperímetro, se coloca la lámina conductora en el centro de las bobinas. Después de ubicar cuidadosamente la sonda Hall en el centro de las bobinas, se aumentó cuidadosamente la sonda Hall en el centro de las bobinas, se aumentó cuidadosamente en forma gradual la corriente que circula por ellas para cada valor de corriente medido en el amperímetro, se tomó el valor del campo magnético correspondiente leído sobre el telémetro, se llevaron los datos a la tabla 1 para realizar la gráfica 1.

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