Laboratorio la balanza de corriente

BALANZA DE CORRIENTE

Bravo, M. 1/ Chaves, P. 2 / Ramos, B 3

RESUMEN

En la presente práctica de laboratorio se realizó un montaje el cual el circuito incluía conectada una placa de acrílico la cual es intersectada por un solenoide., al momento de ponerle energía al circuito lo que se quiere lograr es que la balanza se valla elevando de su punto inicial. Lo que es posible por la fuerza que ejerce el campo magnético sobre la corriente del circuito. Queriendo llegar a que entre mayor sea la corriente más alto se elevara la balanza ya que la fuerza ejercida es mayor. Mediante un multímetro se determina el campo magnético del solenoide.

Palabras claves: Campo Magnético, Circuito en Serie, Corriente Eléctrica, Placa, Solenoide

ABSTRACT

In the present laboratory practice, an assembly was carried out in which the circuit included an acrylic plate connected to it, which is intersected by a solenoid. When energizing the circuit, what is wanted is for the scale to rise from its position. start point. What is possible by the force exerted by the magnetic field on the circuit current. Wanting to reach that the greater the current, the higher the balance will rise since the force exerted is greater. Using a multimeter, the magnetic field of the solenoid is determined.

Keywords: Magnetic Field, Series Circuit, Electric Current, Plate, Solenoid

OBJETIVOS

• Medir la fuerza que un campo magnético ejerce sobre una corriente eléctrica.
• Determinar el campo magnético de un solenoide.
• Hallar la relación entre el campo magnético de un solenoide y la corriente que lo produce.

MARCO TEÓRICO

La fuerza que un campo magnético uniforme ejerce sobre un cable de longitud L, a través del cual circula una corriente I, está dada por la expresión

1. [pic 1]

Donde  es el vector que representa la longitud del alambre, cuya dirección es la misma de la corriente. Si  es perpendicular a , la magnitud de la fuerza es:[pic 2][pic 3][pic 4]

1. [pic 5]

Su dirección está dada por la regla de la mano derecha, de acuerdo con la primera ecuación. Por otra parte, un solenoide, por el cual circula una corriente I, produce un campo magnético uniforme que va en la dirección del eje; su valor está dado por:

1. [pic 6]

Donde n es el número de espiras por unidad de longitud y  es la constante de permeabilidad de vacío, cuyo valor es 4 Tm/ A. Al combinar la segunda y tercera expresión es posible expresar la fuerza ejercida sobre la espira que lleva corriente, como una función tanto de la corriente en el solenoide como sobre ella, es decir: [pic 7][pic 8]

1. [pic 9]

l campo magnético es una región en la cual una carga eléctrica puntual de valor q, que se desplaza a una velocidad V, sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad v como al campo B. [5]. Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente igualdad.

1. F=qv . B

La intensidad de corriente, i, es el flujo de carga, es decir, la cantidad de carga que atraviesa la sección normal S en la unidad de tiempo. Por tanto, dividiendo dQ entre el tiempo dt en la expresión (6), obtenemos la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el hilo conductor.

1. I=dQ/dt =qnSv

A partir de las ecuaciones. (5) y (6), se puede obtener la fuerza ejercida sobre todos los portadores de carga contenidos en la longitud L del conductor, cuyo número es nSL, es decir, la fuerza total sobre el segmento de hilo considerado.

1. F=(nSL)qv × B=B (L. I)    

Un solenoide es cualquier dispositivo físico capaz de crear un campo magnético sumamente uniforme e intenso en su interior, y muy débil en el exterior. Un ejemplo teórico es el de una   bobina   de   hilo   conductor   aislado   y   enrollado helicoidalmente, de longitud indeterminada. En ese caso ideal el campo magnético sería uniforme en su interior y, como consecuencia, afuera sería nulo.

[pic 10]

Un inductor, bobina o reactor es un componente pasivo de un   circuito   eléctrico   que, debido   al   fenómeno   de   la autoinducción, almacena   energía   en   forma   de   campo magnético.

[pic 11]

Para calcular el número de espiras en una bobina usamos:

1. n=NL

Donde N es el número de espiras y L la longitud de la bobina.

Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia   magnética   de   las   corrientes   eléctricas   y   de   los materiales   magnéticos.   El   campo   magnético   en   cualquier punto   está   especificado por   dos   valores, la   dirección y   la magnitud; de   tal   forma   que   es   un   campo   vectorial. Específicamente, el campo magnético es un vector axial, como lo son los momentos mecánicos y los campos rotacionales. El campo magnético es más comúnmente definido en términos de la fuerza de Lorentz ejercida en cargas eléctricas.        

Se puede calcular el módulo del campo magnético en eltercio medio del solenoide según la ecuación:

1. B=μ(N/L)I

Ahora podemos reemplazar la ecuación (4) en la ecuación (5).

6)B=μ . n . I

El uso de la una balanza de corriente es importante ya que permite medir la fuerza que un campo magnético ejerce sobre una corriente eléctrica, además, de permitir hallar la relación entre el campo magnético y la corriente que lo produce.

PROCEDIMIENTO

Se realiza el montaje de un circuito en serie en el cual se utiliza una placa de acrílico, la cual es insertada en el centro de un solenoide, con ayuda de las pinzas las cuales están soldadas a un pedazo de alambre se pone la placa de acrílico entre ellas; lo que se busca es que cuando valla aumentando la corriente, la balanza se valla elevando de su posición inicial; al realizar el montaje se pone la fuente conectada en serie con un reóstato, el cual está conectado en serie a un multímetro y este estará conectado en serie con el solenoide mencionado inicialmente, luego se conecta en serie con un segundo multímetro y a este se le conecta otro reóstato el cual es conectado a una segunda fuete. Para llenar las tablas correspondientes se deja alguno de los dos multímetros con una corriente fija, mientras que el otro lo vamos varando gradualmente, se le agrega pequeños trozos de hilo a la balanza hasta que esta quede en equilibrio y de este modo vamos llenando la tabla correspondiente de la práctica.

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