Interaccion Entre Campos

Objetivo: el alumno explicara el torque (momento de torsión) , aparece al momento de una aplicación de un campo magnético a una pequeña espira por la que pasa corriente

Introducción teórica:

Si por una pequeña espira pasa una corriente se originara un momento magnético m de valor:

m=ISn

Donde:

I=corriente que pasara por la espira

S= área de la espira

n=vector unitario normal al área de la espira

si esta pequeña espira, que tiene asociado un momento magnético, se encuentra inmersa en un campo densidad de flujo B, estará sometida a un par de fuerzas que vendrá dado por :

r=mxB

En esta práctica la densidad B es producida por medio de dos bobinas idénticas (que forman una bobina helmholtz). Situadas a una distancia igual a su radio. De este modo se consigue un campo uniforme a una zona que es aproximadamente igual a la mitad del radio de dichas bobinas .en esta zona la densidad B es igual a:

B=CI1 u2

Siendo I1 la corriente que circula por la bobina de helmholtz, u2 vector unitario en la dirección de B y C una constante de valor:

C=8Nμ0/(R(√(5^3)) )=〖6.92x10〗^(-4) T/A

Donde

µ0 =permitividad en el vacio (〖1.256x10〗^(-8) Tm/A

N=numero de vueltas (154 para estas bobinas helmholtz)

R=radio de bobina (20cm)

Sustituyendo en la expresión de r, se tiene (en valor absoluto magnitud)

R=mB sen α = C I1 I2 S sen α

Donde:

I1=intensidad que circula por la bobina de helmholtz

I2=intensidad que circula por la espira o espiras pequeñas

S=superficie de la espira pequeña

N= numero de vueltas (espira pequeña)

Α=Angulo que forma la densidad de flujo magnético B generada por las bobinas de helmholtz y el momento magnético m asociado a las espira pequeñas.

Material:

1 Fuente de alimentación universal (13500 90) 1 Balanza (dinamómetro) de torsión

1 Fuente con rectificador 1 Amperímetro 1(0-3 A AC/DC)

3 Riel distanciador para bobinas helmholtz 1 Amperímetro 2(1-5 A DC)

1 Bobina helmholtz 1 Espira tres vueltas

1 Espira de dos vueltas 1 Reóstato de 10 Ω

2 Porta bobina para dinamómetro de torsión 1 Soporte en A para dinamómetro

1 Barra de sostén para dinamómetro 240mm 1 Cable de conexión azul de 500mm

1 Cable de conexión rojo de 500 mm 2 Cable de conexión rojo de 250mm

3 Fluxómetro 3 Distribuidor

1 Varilla de soporte cuadrada pass de 1630mm 1 Nuez doble pass

Montaje del experimento

Monte el dispositivo que se muestra en la figura diagrama indicado, el cual emplearemos en todos los experimentos.

Primeramente hay que conectar amabas bobinas de Helmholtz mediante tres rieles distancia dores. Estos se fijan apretando los tornillos de tal manera que formen una estructura estable. Las conexiones en las bobinas de Helmholtz se efectuaran en serie conectando los extremos del mismo número de las bobinas entre sí.

La espira o espiras simples deben conectarse al soporte inferior de la balanza de torsión de tal forma que los hilos de conexión queden lo más libres posibles para que no se genere ningún par adicional. Es recomendable trazar los hilos.

A su vez el soporte de las espiras pequeñas tienes posibilidad de giro cuya misión es poder experimentar con distintos ángulos entre la densidad de flujo magnético B y el momento magnético m asociado a las espiras pequeñas.

Diagrama del montaje experimental de las bobinas de Hemholtz.

Nota: el cambio y el giro de las espiras pequeñas solo los deberá realizar el profesor.

Antes de que se coloque una espira en el soporte del porta bobinas se deberán poner en cero, tanto el botón en medición de fuerza, como la indicación de cero para el brazo de la palanca. Lo mismo deberá hacerse antes de efectuara cualquier medición.

La unidad en la que mide el dinamómetro de torsión en de mN. La máxima medición será de 10mN o 0.001N. sin embargo, como lo que interesa en esta práctica no son las fuerzas, si no los momentos o torques, entonces debe multiplicarse el valor medido por una distancia, que en este caso es el brazo de la balanza, el cual se tendrá que medir.

Desarrollo de la práctica:

1.- Mídase el radio de las espiras que van a emplearse en la práctica, el radio de la bobina helmholtz y la longitud del brazo del dinamómetro.

2.- en la fuente de alimentación (13500 90), correspondiente a la bobina de helmholtz(I1); ponga los controles de corriente y voltaje a cero. Enciéndala

3.- mueva el control de la fuente hasta obtener una intensidad, que como máximo será de 3ª en la bobina de helmholtz. Para poder obtener esta corriente se deberá de poner el control de voltaje del generador en 15 V y así únicamente se podrá variar con el control

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