Campo Magnetico

Resumen

Los objetivos de esta práctica de laboratorio son: determinar el campo magnético terrestre en el laboratorio; la utilización de bobinas para producir campo magnético y la aplicación de la ley de Biot y Savart.

Introducción

En esta actividad se quiere determinar la intensidad y orientación del campo magnético terrestre en el laboratorio. Para ello, se utiliza un dispositivo que consta de una bobina, una brújula, una fuente de corriente continua y un amperímetro (Figura 1).

Figura 1. Dispositivo utilizado para medir el campo magnético terrestre.

Una bobina es un conjunto de espiras de alambre conductor (generalmente cobre), que forman un arrollamiento compacto de forma circular. En general estas espiras forman varias capas, en este caso para simplificar, se supone que las N espiras están agrupadas de manera que el espesor que forman es mucho menor que el radio R de la bobina.

Por la bobina, circula una corriente que produce un campo magnético de valor conocido en la posición de la brújula.

Con la brújula se puede determinar la dirección del campo magnético terrestre. Luego, la bobina se ubica con su plano en la dirección del campo magnético terrestre; o sea ubicando su eje en la dirección Este-Oeste. Luego se coloca la brújula en el centro de la bobina y se incrementa lentamente la corriente. La aguja de la brújula va a orientarse en la dirección del campo magnético que resulta de la superposición del campo magnético terrestre y del campo magnético de la bobina . Se toma la dirección Norte-Sur para medir los ángulos de deflexión de la aguja de la brújula. Además se toma como a la orientación de la aguja cunado la corriente que pasa por la bobina es igual a 0.

Método experimental

Determinación del campo magnético terrestre.

En primer lugar, con una brújula se identifica la dirección Norte-Sur. Para hacer esta determinación es importante asegurarse de que la brújula se encuentre alejada de materiales magnéticos que puedan distorsionar el campo magnético terrestre local.

Luego, se arma un dispositivo como el que se muestra en la (Figura 1), ubicando el sistema alejado de materiales magnéticos.

Se puede obtener el campo magnético en el centro del conjunto de espiras que forman la bobina mediante la ley de Biot y Savart:

(1)

Luego, se demuestra que el campo magnético en el centro de una bobina de radio , con espiras y por las que circula una corriente tiene solo componente axial dada por:

(2)

También se demuestra que el ángulo de orientación de la aguja de la brújula está relacionado con el cociente y mediante:

(3)

Luego, se hace circular corriente por la bobina y se observa el comportamiento de la aguja de la brújula. Cuando la aguja alcanza , se observa que el campo magnético de las espiras es igual al terrestre y, para esta condición, se determina

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