MEDIDA DE CAMPOS MAGNTICOS: BOBINA EXPLORADORA

Universidad del Valle, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Departamento de Fsica. Realizacin de la prctica: 28/05/14. Entrega de informe: 4/06/14.

RESUMENSe comprendi el fenmeno de la induccin electromagntica y su expresin matemtica aplicando esta ley: como un mtodo para medir campos magnticos.

METODO TEORICOINDUCCION ELECTROMAGNTICA Si en una regin existe un campo magntico B variable con el tiempo de la forma:

B(t) = Bo Sen wt (1)

este inducir una fem entre los extremos de una bobina exploradora de N vueltas y rea transversal S, colocada en este regin de campo variable B(t), segn la ley de induccin de Faraday de la forma:

(2)

El signo menos indica que el sentido de la fem inducida siempre es de tal forma que se opone la variacin de flujo. La figura 1 muestra la variacin temporal del campo y de la fem inducida.

INDUCCION ELECTROMAGNTICA El campo magntico se va a crear por dos bobinas en la configuracin Helmholtz, es decir, dos bobinas idnticas de N vueltas de radio R0 y separadas una distancia 2d. Si circula una corriente I, el campo magntico en cualquier punto sobre el eje de las dos bobinas est dada por la expresin:

en donde se ha escogido el origen de coordenadas en el punto equidistante entre las dos bobinas a lo largo del eje comn. Diferenciando la expresin (4) con respecto a x, y evalundola en x=0; si esta primera derivada es cero, indica que la intensidad de campo respecto de x es independiente de la distancia 2d entre las bobinas. La segunda derivada con respecto a x es:

Que es cero solamente si R0=2d, indicando que para distancia entre bobinas igual al radio de las bobinas, el campo magntico es uniforme cerca en la regin central entre las bobinas. Bajo la condicin {6) , la expresin (4) queda:

METODO EXPERIMENTALMateriales y equipo: Bobinas de Helmohtz. Bobina exploradora autoinduccin de 15 mh. Autotransformador generador de seales (en 2 kHz). Resistencia de potencias. Voltmetro C.A. Osciloscopio calibrado o milivoltmetro C.A.

Observando la seal del canal 1 del osciloscopio (proporcional a la corriente que circula por las bobinas de Helmholtz), prenda la fuente de poder y aumente lentamente hasta que el voltaje pico a pico entre los extremos de la resistencia R de 2 sea de 5 voltios. Calcule la magnitud de la corriente I0 que circula por las bobinas de Helmholtz. Lleve sus datos a la tabla 1.Observe la fem inducida en la bobina exploradora localizando la seal del canal 2 del osciloscopio. Mida su amplitud pico a pico. Compare valores tericos esperados con los experimentales. Analice sus resultados. Perfil de campo magntico Mida la variacin de la intensidad de campo magntico para diferentes puntos a lo largo del eje de las bobinas de Helmholtz, dentro y fuera de la regin entre las bobinas. Repita los dos pasos anteriores para los otros dos 2 ejes, que muestren la uniformidad del campo magntico en la regin entre las bobinas de Helmholtz. DATOS, CLCULOS Y RESULTADOSPara la primera parte donde se calcula el campo magntico en X=0, se grafican los datos obtenidos de corriente (I) y fem () obteniendo la siguiente grafica

Grafica 1. Pendiente experimental: De la Ec. 9 de la parte teorica se obtiene que la pendiente experimental es

Por lo tanto se obtiene que el porcentaje de error es del 25,3%Como segunda parte se calcula el perfil de campo en la configuracin Helmholtz

DISCUSINCONCLUSIONESBIBLIOGRAFA