Informe de Laboratorio sobre Brújula de Tangentes

Brújula de Tangentes

Daniel Felipe Pacheco Monroy; Jonier Rodríguez Roldan; Katherine Ruiz Barrera; Kiliam Fabián Santana Sánchez

Universidad Nacional de Colombia - Bogotá, Octubre 13, 2017

Resumen: Una bobina plana  de radio de 10,80±0,05cm con brújula en el centro (conjunto que recibe el nombre de brújula de tangentes), se conectó a una fuente de alimentación, a una resistencia variable  y a un multímetro. Con el objetivo de calcular el campo magnético en el centro de la bobina, se encendió la fuente haciendo pasar a través de ella corrientes eléctricas con valores que variaron de los 15 a los 135 mA, conectado 20, 40, 80 y 160 espiras. Se tabularon los datos y se calculó mediante la ecuación (3) el campo aplicado por la bobina. Al graficar los datos obtenidos para cada valor de espiras, se encontró una tendencia lineal entre el campo magnético aplicado y la corriente suministrada, y entre el campo magnético aplicado y el número de espiras. Finalmente, se halló la permeabilidad magnética del aire con un error del 17,2% con respecto a la del vacío.

Introducción:

La mayoría de personas estamos familiarizadas con objetos magnéticos cotidianos y admitimos que pueden existir fuerzas entre ellos, esas fuerzas son lo que conocemos como fuerza electromagnética, las cuales ocurren cuando interactúan objetos en los que hay carga en movimiento. La manera en que se distribuye una fuerza magnética en el espacio alrededor de algo magnético recibe el nombre de campo magnético.

En esta práctica se busca analizar el campo magnético generado al hacer circular una corriente a través de una bobina a diferentes espiras, usando una brújula de tangentes que se ve afectada por dicho campo de manera que rota sobre su eje y forma un ángulo de desviación que es útil para realizar los cálculos.

Marco Teórico:

Una brújula o aguja imantada libre de moverse en posición horizontal en ausencia de otros campos magnéticos indica la dirección de la componente horizontal del campo magnético terrestre Bh una vez que tenemos la brújula en su posición de equilibrio (señalando el norte) se aplica sobre la misma otro campo magnético  B perpendicular a Bh, la brújula se desviará un ángulo :[pic 1]

    (1)[pic 2]

De igual forma la ecuación anterior se puede reescribir de la siguiente forma:

[pic 3]   (2)

Donde N es el número de espiras, μ0 es la permeabilidad magnética del vacío, I es la corriente y a es el radio de la bobina.

Las bobinas de Helmholtz para obtener el campo magnético uniforme B, están formadas por dos bobinas idénticas con  N vueltas en total y radio medio R,  que poseen un eje común y por las cuales pasan corrientes de igual intensidad I y en el mismo sentido. La distancia de separación entre las bobinas es también igual a R. Este montaje tiene una propiedad importante útil en muchas aplicaciones, el campo magnético en los puntos próximos al eje del conjunto es prácticamente uniforme, paralelo al eje. [1]

[pic 4]

Figura 1: Campo magnético de la bobina perpendicular al campo magnético terrestre.

Materiales:

• Brújula de tangentes.
• Fuente de voltaje.
• Cables.
• Resistencia.
• Multímetro.

Montaje:

[pic 5]

Figura 2: Bobina plana con brújula en su centro.

Procedimiento:

Se conectó una brújula de tangentes de radio 10,80±0,05cm a una fuente de energía, a una resistencia y a un multímetro, mientras la fuente estaba apagada, se situó la brújula de tal forma que apuntara al norte geográfico y se dispuso a 20, 40, 80 y 160 espiras; para cada caso se dejó fluir una corriente (mA) que se varió de forma progresiva hasta tomar diez mediciones de corriente y cambio del ángulo en la brújula.

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