MEDIDA DEL CAMPO MAGNÉTICO DE BOBINAS HELMHOLTZ Y DEL CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

Electromagnetismo Curso 2016-2017

JAVIER LINARES TORRES PEDRO MARTÍN CHÁVEZ

Índice

¨  Introducción ¨  Fundamento teórico

¤ Campo creado por bobinas Helmholtz ¤ Campo magnético terrestre

¨  Montaje experimental ¨  Desarrollo de la práctica ¨  Resultados obtenidos ¨  Conclusión

Introducción

¨  Objetivos: ¤ Comprobación campo aproximadamente

uniforme en una región interna de las bobinas de Helmholtz

¤ Medir el factor de calibración de las bobinas

¤ Medir la componente horizontal del campo terrestre utilizando este factor

Campo creado por bobinas Helmholtz

¨  Campo dos espiras de radio a (eje de revolución) :

¨  d=a ¨  Los coeficientes de

orden 1,2 y 3 se anulan

Campo creado por bobinas Helmholtz

¨  Componente radial:

¨  Componente axial:

¨  Esfera de radio a/2 y centrada en el origen: ¤ Campo uniforme

Campo creado por bobinas Helmholtz

¨  Intesidad moderada: ¤ Campo débil ¤ Cambiar espiras por bobinas

¤  Factor de calibración

Campo magnético terrestre

¨  Teorema del seno:

Montaje experimental

Teslámetro

Generador DC

Bobinas

Amperímetro

Sonda Hall

¨  Compás con goniómetro ¨  Reostato de 100 Ω

¨  Magnetómetro con aguja magnetizada y goniómetro

Desarrollo de la práctica

¨  Conectamos el generador (18 V) al amperímetro y a las bobinas

¨  Encender teslámetro (5 min) y ajustar a 0

¨  Colocar soporte y reglas (eje z) ¨  Orientar sonda en dicho eje ¨  Para una intensidad de 3.5 A,

medir Bz a intervalos de 2 cm ¨  Datos en gráfica 1 ¨  Esperamos que Bz ≈ cte

Desarrollo de la práctica

¨  Recolocar soporte y regla graduada de acuerdo a la imagen

¨  Situar la sonda adecuadamente para la medida

¨  Desplazar sonda (eje y) ¨  Intensidad de 3.5 A ¨  Medir a intervalos de 2 cm ¨  Datos en gráfica 2 ¨  De nuevo se espera Bz ≈ cte

Desarrollo de la práctica

¨  Orientar sonda paralela al eje z de forma que el extremo de la varilla se sitúe en el punto medio de la configuración

¨  Medir BH variando IH a intervalos de 0.2 A desde 0.2 A hasta 2 A

¨  Se espera que los datos (gráfica 3) se ajusten a una recta

Desarrollo de la práctica

¨  Insertar reostato entre bobinas y generador ¨  Colocar compás sobre el soporte (punto medio bobinas) ¨  Girar sistema para que BTH ⊥ eje z è β = 90 º

Desarrollo de la práctica

¨  Ajustar reostato y tensión del generador para medir α a intervalos de 5º, desde 20º hasta 70º

¨  Para cada uno de estos ángulos, anotamos IH

¨  Datos en gráfica 4 ¨  Esperamos

comportamiento lineal

Desarrollo de la práctica

¨  Medida del componente vertical del campo magnético terrestre (Btv): ¤ Ajustar el magnetómetro de forma que el plano de

rotación de la aguja magnetizada sea paralelo a la mesa

¤ Girar el magnetómetro para hacer coincidir el norte con 0º

¤ Girar el plano de rotación de la aguja en sentido horario 90º. Anotar γ

¤ Girar 180º en sentido contrario y volver a anotar γ

Resultados obtenidos

Resultados obtenidos

Resultados obtenidos

¨  Fundamento teórico: Bz ≈ cte en esfera de radio a/2

¨  En nuestro caso a=30 cm ¤ En las gráficas se observa campo prácticamente

uniforme hasta los 10 cm de desviación con respecto al punto medio, donde Bz =2,48 mT. La caída del campo es < 5 % de este valor.

¤ La aproximación se cumple en una esfera de radio a/3, no de a/2

Resultados obtenidos

Resultados obtenidos

¨ 

¨  Medida precisa (error relativo < 1%) ¨  Resultados experimentales se adecuan a la teoría

Resultados obtenidos

Resultados obtenidos

¨ 

¨  Error relativo 2.25 %, por lo que es una buena medida

Resultados obtenidos

¨ 

¨  Error relativo: 2.16%, medida precisa

Conclusiones

¨  Región campo magnético uniforme ¨  Medida del factor de calibración

¤ Medida precisa, lo que contribuye a disminuir el error de BTH y BTV

¨  Medida de BTH y BTV ¤  ¤ Precisión aceptable, teniendo en cuenta que son

magnitudes derivadas, que siempre es un método que introduce más error

¤ |BT | = 49.7 µT , comprendido en el rango de valores conocido sobre la superficie terrestre (25µT -65 µT)