Integrantes: 2. Introducción

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1 Facultad de Ciencias Departamento de Física Fundamentos de Electricidad y Magnetismo Laboratorio N 7 Campo Magnético Ovidio Almanza Noviembre 28 de 2011 Integrantes: Diana Milena Ramírez Gutiérrez Cod Lina María Osorio Lemus Cod Jaime Hernando Borraez Cod Alejandra Villalobos Camacho Cod Resumen. En el presente informe de laboratorio observamos y realizamos la medición del campo magnético generado en una bobina solenoide en relación con la corriente que circula a través de la bobina. Luego, medimos la fuerza del campo magnético (creado por la bobina) ejercida sobre una espira de longitud L, la cual tiene otra corriente I. Esta fuerza magnética la equilibramos con la fuerza ejercida por el peso de los hilos al otro extremo de la espira. 2. Introducción Los campos magnéticos no son producidos únicamente por los imanes, podemos obtener un campo magnético haciendo circular corriente por un conductor, el cual está definido por el sentido de la corriente según la ley de la mano derecha. El campo magnético de una bobina depende fundamentalmente de número de espiras que contiene la bobina y de la corriente que la atraviesa, si la corriente aumenta, el campo magnético será mayor.

2 Ahora, la dirección del campo magnético en la espira no va a tener la misma dirección, debido a la configuración del conductor sobre la balanza que lo contiene, es decir, el campo magnético no resultará nulo en el extremo de la espira, de esta manera, podemos cuantificar la fuerza del campo magnético sobre un tramo de alambre conductor de longitud L por medio de la balanza, entonces la fuerza que actúa sobre el alambre será: Siempre que el alambre sea perpendicular a la dirección del campo. 3. Objetivos: Objetivo General: Encontrar el valor de la permeabilidad magnética a partir del principio del electromagnetismo Objetivos Específicos: Analizar el comportamiento de una placa metálica en un campo magnético. Estudiar la dirección que adquiere un campo magnético debido a una corriente eléctrica.

3 4. Marco Teórico Campo Magnético (B): es la fuerza por unidad de carga que actúa sobre una carga Q de prueba colocada en un punto. Los experimentos realizados sobre el movimiento de partículas cargadas que se desplazan en un campo magnético han proporcionado los siguientes resultados: 1. La fuerza magnética es proporcional a la carga q y la velocidad v de la partícula 2. La magnitud y dirección de la fuerza magnética depende de la velocidad de la partícula y de la magnitud y dirección del campo magnético 3. Cuando una partícula se mueve en dirección paralela al vector campo magnético, la fuerza magnética F sobre la carga es cero 4. Cuando la velocidad hace un ángulo con el campo magnético la fuerza magnética actúa en una dirección perpendicular tanto v como a B; es decir, F es perpendicular al plano formado por v y B. 5. La fuerza magnética sobre una carga positiva tiene sentido opuesto a la fuerza que actúa sobre una carga negativa que se mueve en la misma dirección. 6. Si el vector velocidad hace un ángulo Ѳ con el campo magnético, la magnitud de la fuerza magnética es proporciona al sen Ѳ Figura 1 Si una fuerza se ejerce sobre una partícula cargada cuando se mueve a través de un campo magnético, no debe sorprender que un alambre que lleva una corriente también experimente una fuerza cuando se coloca un campo magnético. Esto se sigue del hecho de que la corriente representa una colección de varias partículas cargadas en movimiento; por lo tanto la fuerza resultante sobre el alambre se debe a la suma de las fuerzas individuales sobre las partículas cargadas.

4 Figura 2 5. Aspectos experimentales a. Materiales Solenoide Placa metálica Amperímetro Hilo Fuente Reóstatos b. Procedimiento experimental

5 Figura3.Montaje de la práctica 6. Análisis Para determinar la permeabilidad magnética en las condiciones ambientales de la ciudad se crea un circuito con un solenoide y una placa metálica para generar un campo magnético. A partir de una corriente fija en el solenoide y con la variación de la corriente en la placa se puede obtener un campo magnético B 1 debido a la inclinación que adquiere la placa al experimentar el campo. Al repetir este procedimiento con la variación de la corriente fija del solenoide se obtienen diferentes datos para el campo magnético de éste. (Ecuación 1) De esta manera, se puede obtener el valor experimentar del campo magnético del solenoide y a partir de la Ecuación 2 se puede calcular el valor de la permeabilidad magnética en las condiciones ambientales Datos experimentales: Ecuación 1 λ hilo= 30mg/m= 0,03g/m l = longitud transversal de la placa= 2,8 cm I= corriente Β= Corriente Tabla 1 mg(n) I(A) 0, ,5 0, , ,5 0,

6 Gráfico 1: Determinación de campo magnético para corriente de solenoide = 2 Se puede observar en el Gráfico 1, que al comparar el peso de la cuerda (mg) con la corriente (I), el valor de la pendiente de la recta, corresponde al valor de la longitud transversal (l) multiplicado por el campo magnético (B); sin embargo se puede ver la gran dispersión de los datos con un R 2 = , debido a los errores comunes cometidos en la práctica, como por ejemplo la falta de precisión al observar la placa en equilibrio a medida que se aumentaba la corriente de la placa. Tabla 2 mg (N) I(A) 0, , ,5 0,

7 Gráfico 2: Determinación campo magnético para corriente de solenoide = 1 Tabla2 B I 9,74 2 3, Ecuación 2 Gráfico 3: Determinación de la permeabilidad magnética Debido a que solo se alcanzaron a deducir dos datos de campo magnético por el procedimiento de la placa metálica (solo se varió dos veces la corriente del solenoide), la

8 gráfica 3 presenta una línea recta con R 2 = 1; sin embargo con estos valores se puede obtener un cálculo aproximado de la permeabilidad magnética a las condiciones ambientales. 5. Conclusiones: Se pudo comprobar que toda corriente eléctrica genera un campo magnético. Aunque se logró calcular el valor de la permeabilidad magnética, este resultado varía mucho con respecto al valor teórico de ésta debido a la imprecisión en la toma de datos experimentales 6. Bibliografía [1]Serway, R. A. (s.f). Electricidad y Magnetismo 3ra edición. México: Mc Graw-Hill. [2]Mosca, T. (2003). Física para la Ciencia y la Tecnología Vol.2 Electricidad y Magnetismo. Barcelona, España: Reverté.

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