FÍSICA ELECTROMAGNÉTICA – GUÍAS DE LABORATORIOS

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PROGRAMA DE FÍSICA

FÍSICA ELECTROMAGNÉTICA – GUÍAS DE LABORATORIOS

CÓDIGO 21142

GUÍA No 13. MEDIDA DE CAMPO MAGNÉTICO EN UN SOLENOIDE

OBJETIVOS

• Estudio teórico practico del campo magnético generado por una bobina
• Determinar cómo varía el campo magnético con la distancia
• Determinar cómo varía el campo magnético con la intensidad de la corriente
• Determinar cómo varía el campo magnético con el número de espiras

TEMAS DE CONSULTA        

• Campo magnético generado por una corriente continua en una espira circular
• Bobina y solenoide
• Ley de Ampere
• Ley de Biot-Savart
• Magnetización, propiedades de los materiales ferromagnéticos        

MATERIALES

• Simulador:(http://www.physics-chemistry-interactive-flash-animation.com/electricity_electromagnetism_interactive/solenoid_magnetic_field_parameters_current_number_turns.htm).
• Fuentes de voltaje directo (DC), de 0V – 25V
• Bobinas de diferentes espiras
• Amperímetro de 0 – 2 A
• Teslámetro

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                    Figura 13.1 Montaje real para la medida del campo magnético

PROCEDIMIENTO

La Figura 13.1 muestra el montaje del laboratorio que se realiza de manera presencial.

Ingrese al enlace que se muestra a continuación para realizar el experimento.

http://www.physics-chemistry-interactive-flash-animation.com/electricity_electromagnetism_interactive/solenoid_magnetic_field_parameters_current_number_turns.htm

Parte 1: Medición del campo magnético en el centro para diferentes longitudes de solenoides con la misma corriente de 1.2 A circulando por ellos.

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Figura 13.2 Montaje para la medición del campo magnético en el centro del solenoide para solenoides con diferentes longitudes.

• Realice el montaje indicado en la Figura 13.2
• Coloque el sensor en el centro del solenoide de 10 vueltas (cero frente a la marca roja).
• Ajuste el voltaje para tener una corriente de I = 1.21 A (o un valor muy cercano).
• Mide el campo magnético.
• Continuar con los solenoides de 20, 40, 60, 100, 140 y 200 vueltas y no olvide ajustar la corriente a 1,21 A cada vez. Preste atención a la corriente que no debe exceder los 7 A.
• Registre todos sus datos en la Tabla 13.1.

Tabla 13.1 Medición del campo magnético en el centro para diferentes longitudes de solenoides

                             .

• Con los datos de la Tabla 13.1 (parte 1), realice el gráfico del campo magnético (B) en el siguiente diagrama 13.1 versus longitud (L) de los diferentes solenoides. ¿Qué tipo de función obedece la curva trazada? ¿Concuerda con la teoría? Explique detalladamente los gráficos obtenidos.

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Diagrama 13.1: Campo magnético versus longitud del solenoide

• ¿Para qué tamaño de solenoide (L) varía un poco el campo magnético en el centro del solenoide?

• Compare este valor con el de un solenoide con un diámetro de 5 cm.

• ¿Qué criterios necesita un solenoide para ser considerado "largo"?

• ¿Qué puede concluir de este numeral?

Parte 2: Variación del campo magnético en el centro de un solenoide con la corriente que circula a través de él.

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Figura 13.3 Montaje virtual para la variación del campo magnético con la corriente

• Realice el montaje indicado en la Figura 13.3 utilizando una de las bobinas que dispone la plataforma (para este experimento utilice 200 vueltas).

• Coloque el cero de la sonda del teslámetro frente a la marca roja. Entonces, la sonda medirá el campo magnético en el centro del solenoide. Ajuste el voltaje para tener una corriente de I = 1.2 A.

• Mida el campo magnético.

• Varíe la corriente en el solenoide, y registre la medida del campo magnético.

• Realice 12 mediciones y registre todos sus datos en la Tabla 13.2.

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Diagrama 13.2: Campo magnético versus intensidad de corriente en el solenoide

Tabla 13.2 Medida del campo magnético en función de la corriente.

• Con los datos de la Tabla 13.2 (parte 2), realice el gráfico en el diagrama 13.2 de campo magnético (B) versus corriente (I). ¿Qué tipo de función obedece la curva trazada? Si es lineal calcule la ecuación que relaciona las variables, y a partir de esta calcule la permeabilidad magnética del vacío .[pic 13]

• Calcule el error entre el valor teórico y el experimental para la constante . [pic 14]

• Concluya respondiendo la pregunta de ¿cómo varía el campo magnético en el centro del solenoide cuando varía la corriente?

• Encuentre una relación matemática donde B es una función de I.

Parte 3: Variación del campo magnético ( a lo largo del eje de un solenoide largo. [pic 15]

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