Experiencia N7

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Experiencia N7Campos MagnticosProfesor: Sr. Ramn Vargas

Alumnos: Patricia Cabrera, Cristian Gonzlez, Francisco Gonzlez, Nicole Larrain, Cesar Lineros, Carolina Espinosa.

Objetivos:

1. Explorar el campo magntico terrestre.

2. Explorar el campo magntico de un imn.

3. Analizar el campo magntico producido por una bobina.

4. Establecer la relacin campo magntico versus corriente en una bobina.Antecedentes Tericos:

Antes de realizar los experimentos propuestos para esta experiencia definiremos el concepto de campo magntico y algunas ecuaciones que nos sirven para calcularlo en ciertos casos.

El campo magntico es una regin del espacio en la cual una carga elctrica 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 como al campo, llamada induccin magntica o densidad de flujo magntico. As, dicha carga percibir una fuerza descrita con la siguiente igualdad. INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/math/2/c/e/2ce1ae43bbb5c8355d37778b5d740dc1.png" \* MERGEFORMATINET

El campo magntico terrestre es el presente en la Tierra equivalente a un dipolo magntico con el polo S magntico prximo al Polo Norte geogrfico, y, con el polo N de campo magntico cerca del Polo Sur geogrfico. Es un fenmeno natural originado por los movimientos de metales lquidos en el ncleo del planeta y esta presente en la Tierra y en otros cuerpos celestes como el Sol.

Se extiende desde el ncleo atenundose progresivamente en el espacio exterior (sin lmite), con efectos electromagnticos conocidos en la magnetosfera que nos protege del viento solar, pero que adems permite fenmenos muy diversos como la orientacin de las rocas en las dorsales ocenicas, la magnetorrecepcin de algunos animales y la orientacin de las personas mediante brjulas.

Es importante mencionar que gracias a los descubrimientos de Oersted y Amper se pudo establecer que los campos magnticos se pueden generar a partir de corrientes elctricas. Biot y Savart establecen una relacin que permite obtener campos magnticos a partir de corrientes elctricas. El campo as creado se conoce como induccin magntica, y la expresin matemtica es la ley de Biot-Savart: Teorema de Ampre:

Este teorema nos permite determinar el campo magntico de algunas corrientes de simetra sencilla. La circulacin del vector campo magntico a lo largo de una curva cerrada que rodea a un conductor por el que circula una corriente de intensidad I, es igual al producto de la constante o (permeabilidad magntica del vaco) por la intensidad que penetra en el rea limitada por la curva.

Se llama circulacin del campo magntico a la integral, a lo largo de una trayectoria del producto escalar de B por dl.

Materiales:

Sensor de campo magntico.

Sensor rotacional y adaptador lineal.

Cmara de 0 Gauss

Inductor Wand.

Magneto de apertura variable.

Imn

Brjula.Desarrollo Experimental:A) Campo magntico debido a un imn.

1. Identifique los polos Norte y Sur de un imn, usando como calibrador una brjula, que previamente se deja libre en el campo magntico terrestre.

2. Haga un reconocimiento cualitativo del campo magntico del imn, aplicando la brjula en distintos puntos de su vecindad.

3. Coloque el imn sobre un papel milimetrado y mida el campo magntico axialmente (desde el polo norte) con el S.C.M.

4. Construya una tabla B(gauss)/x(mm) . Haga el grfico respectivo y determine la relacin B=B(x).

distancia(Cm)campo magnetico(Gauss)

0,5193

1124

260

2,536

3,519

415

5,58

7,54

140

La relacin funcional obtenida: B = 47.8+/-5.9 /d^2 + 20.0+/-6.65. Compare el campo magntico medido a una misma distancia respecto del polo Norte que del polo Sur del imn. Justifique su observacin.

Respuesta: Al comparar el campo magntico medidos desde los dos polos, nos damos cuenta que el polo Norte nos da un valor positivo, no as con el polo Sur que dan valores negativos, esto se debe a que las lneas del campo magntico entran al polo sur y salen desde el polo norte, esto indica el cambio de sentido de estas lneas.B) Campo magntico producido por un magneto de apertura variable.

1. Usando la brjula, haga una inspeccin del campo magntico generado en la regin entre imanes.

2. Coloque el S.C.M. en una posicin fija en la regin entre imanes y seleccione el modo radial.

3. Active en el datastudio el modo tabla de datos y el modo grfico.

4. Haga mediciones del campo magntico en funcin de la separacinentre los imanes; registre sus medidas en una tabla B(gauss) d(mm) . Haga un ajuste de curva para determinar la relacin funcional.

Mediciones en forma axial:

distancia(d)campo magnetico(B)

0 3

0,54

14

2,54

34

44

4,55

Relacin funcional obtenida: B = 0.26*d + 3.63

Mediciones en forma radial:distancia(d)campo magnetico(B)

3,2521

2,7514

2,56

1,75-26

1-35

0,5-55

Conclusin:De la experiencia rescatamos el haber comprobado que cuando medimos un campo magntico y estamos en presencia de otro campo de distinta intensidad, la magnitud, direccin y sentido se ve afectada por el otro.

Antes de realizar las medidas usamos la brjula para poder determinar la direccin del campo magntico B en cualquier posicin ya que est en la direccin hacia la cual apunta el polo norte de la aguja en aquel instrumento y determinar el lado correcto en el cual utilizaremos el imn.

Podemos concluir que al medir el campo magntico debido a un imn y que a medida que alejamos el imn de nuestro sensor la intensidad del campo disminuye; esto se debe a que mientras ms exteriores sean las lneas de campo magntico menor es su magnitud (se va alejando el imn), lo que explica porqu nos da un grfico con una relacin cuadrtica inversa. Sabemos tambin que las lneas de fuerza de un imn van desde el polo norte al polo sur y como estamos midiendo el campo en el sentido de estas lneas nos dan valores positivos, por la misma razn cuando medimos el campo desde el polo sur nos dan valores negativos de campo.

Luego cuando tenemos un campo producido por un magneto de apertura variable, notamos que al medir el campo de manera axial nos da un valor constante por lo que podemos concluir que se debe a que como nuestra lneas de fuerzas se dirigen de polo a polo y nuestras lneas de campo magntico son perpendiculares a estas, al medir axialmente el campo lo estamos midiendo sobre una misma lneas de ste y por eso nos da un valor constante; luego al medirlo de manera radial nos van dando valores diferentes ya que en estas medidas nos vamos trasladando por diferentes lneas de campo y por lo mismo tienen distinta magnitud.

Hay que tener en cuenta que durante la medicin, existen factores de error, que pueden haber alterado los resultados; algunos de estos factores pudieron ser: la temperatura en el cursor, el estado del imn, el desgaste del imn, la influencia de otros campos magnticos, el error instrumental, de los laboratoristas, entre otros.Campo magntico debido a un imn(Donde Y es el campo magntico y X la distacia)

Campo magntico producido por un magneto de apertura variable (Forma axial)

Campo magntico producido por un magneto de apertura variable (Forma radial)

Esquema del circuito