LABORATORIO DE FÍSICA II - UNIVERSIDAD DEL VALLEBALANZA DE CORRIENTE Castro Sandoval, José Alejandro (1527326); Córdoba Bueno, Héctor Iván (1525815); Ortiz Home Stephania (1529301) 10 de Noviembre de 2016. Departamento de Física – Universidad del Valle. Abstract. La práctica consistió en medir la fuerza magnética sobre un alambre de corriente, estudiar la dependencia de la fuerza magnética con la longitud del alambre y utilizar una balanza para medir fuerzas magnéticas. Para lograr dicho objetivo se tomaron alambres con diferente longitud y número de espiras colgados a una balanza, en donde fueron sometidos a un campo magnético producido por dos bobinas y posteriormente medir la masa del alambre con el efecto de campo magnético. Finalmente para cada alambre, se analizó la relación lineal de la diferencia de la masa inicial (sin campo magnético) con la masa encontrada para cada valor de corriente y se encontró el campo magnético asociado en cada experimento. Introducción. Las fuerzas magnéticas sobre las cargas en movimiento en el interior de un conductor se transmiten al material del conductor, el cual en conjunto experimenta una fuerza distribuida en toda su longitud. La fuerza siempre es perpendicular al conductor y al campo, por lo tanto se expresa como un producto vectorial (al igual que la fuerza sobre una sola carga en movimiento), mediante la expresión: El término μr se tiene en cuenta cuando se cuenta con un material cuya susceptibilidad magnética es distinta a cero1. Cuando se tiene un campo producido por un número N de espiras, el campo magnético se reduce a la expresión: μo ∋ ¿ ( μL + d) r F=Il× B (ec. 1) (ec. 3) B=¿ Donde L es la longitud total de los núcleos del material utilizado y d la longitud del espacio del aire. Donde l representa un vector a lo largo del alambre. El campo magnético B en la región central de una bobina de N vueltas es uniforme y las líneas de campo magnético forman vueltas cerradas a través de los núcleos de hierro. Como ya se sabe, al utilizar bobinas se cuenta con una distribución de corriente con un alto grado de simetría, y existe una ley que permite obtener con mayor facilidad los campos magnéticos generados de esta manera, que es la ley de Ampere, formulada en términos de la integral de línea del campo magnético alrededor de una trayectoria cerrada, así: ∮μ 1 B .dl=I enc o μr (ec. 2) El objetivo de esta práctica es la medición de la fuerza magnética sobre un alambre de corriente, y el estudio de la dependencia de la fuerza magnética con la longitud del alambre. Para lograr dichos objetivos se realizó primero el siguiente montaje: Se hace un registro de los datos técnicos que se usaron para la realización de esta práctica Permeabilidad magnético en el vacío (μ0) Permeabilidad magnética del hierro (μr) Espiras del transformador (N) Corriente en el transformador (IT) Longitud Núcleos (L) Distancia GAP aire (d) Gravedad (g) Fuera magnética=I P∗n∗l∗B exp Donde Ip es la corriente presente en la placa. se hicieron de esta forma para poder tomar la ecuación anterior 0.006 m despejar el valor de la pendiente y a partir de ahí despejar el campo magnético experimental que 9.482 m como la función que las define.100675 Teslas Para hallar los errores porcentuales del experimento se debe hallar los campos magnéticos presenten en cada una de las 4 placas con las que se trabajó.UNIVERSIDAD DEL VALLE B teo= ( 4 π∗10−7 N )∗250∗2 A A2( 0. para determinar el valor de la masa inicial mo cuando no hay flujo de corriente en el conductor. 1. Montaje experimental El alambre rectilíneo debe ser suspendido de la balanza con su sección horizontal perpendicular a las líneas de campo magnético.LABORATORIO DE FÍSICA II . Luego se lleva la fuente de las bobinas (VDC 1) a una corriente de 3 A. registrando el valor aparente de la masa m en cada caso. Se repite este procedimiento con cada una de las espiras dadas para la práctica2. 2000 250 espiras Las gráficas de los datos correspondientes a cada placa 2 Amperios se hicieron ∆Masa vs Corriente en la placa.482 m + 0.4 hasta llegar a 4 A. Se varía la corriente en la espira conductora en incrementos de 0. Análisis de resultados. Datos Técnicos Para definir el campo teórico presente se utiliza la ecuación (3) Usando algunos datos presentes en la tabla anterior se procede hallar el campo magnético teórico: Y =Pendiente∗X ∆ Masa= I P∗n∗l∗B exp g Pendiente= n∗l∗Bexp g . l es la longitud de la placa y BExp es el campo magnético experimental Cuando el sistema se encuentra en equilibrio: Fuerza magnética=Fuerza gravitacional I P∗n∗l∗B exp= ∆ Masa g I P∗n∗l∗Bexp =∆ Masa g 4π*10 En esta ecuación se tiene que el ∆Masa es igual a la masa aparente menos la masa inicial de la placa.100675 N A∗m B teo=0.8 N/kg posteriormente será calculado Tabla 1.006 m) 2000 B teo=0. n es el número de espiras en la placa. Respecto al trabajo con las placas se tiene expresada la fuerza magnética de esta forma: Fig. Como son gráficas lineales con intercepción en el origen del plano se puede 0. Ya con estos datos se halla el campo experimental y su respectivo porcentaje de error Placa 1 3 2 Diferencia de masas (Gramos) f(x) = 0.97x Diferencia de masas (Gramos) 2 9.9666∗9.UNIVERSIDAD DEL VALLE B exp= Pendiente∗g n∗l |0.LABORATORIO DE FÍSICA II . Ya con estos datos se halla el campo experimental y su respectivo porcentaje de error B exp= B exp= Pendiente∗g n∗l B exp= 0.48x 1 0 0 2 4 6 Corriente (Amperios) Gráfica 1.8 N ∗1 Kg Kg −3 N/g Gravedad= =9.100675−0.9666.46 gramos y una espira con 25 mm de longitud.83 Ahora con la ecuación para hallar el campo magnético se procede a realizar los cálculos correspondientes para cada placa. La gráfica de la segunda placa tiene una pendiente de 0.4826.1894 Teslas |0. La gráfica de la primera tabla posee una pendiente de 0.4826∗9. ∆Masa vs Corriente (Placa 2) Placa 1 La segunda placa que se usó tenía una masa inicial de 33.8∗10 B exp= 1∗(25∗10−3 ) B exp=0.95 gramos y una espira con 50 mm de longitud.13 Pendiente∗g n∗l −3 0.100675 %Error 2= %Error 2=88. se hace la conversión de gravedad para que haya un manejo en las mismas unidades.1891 |∗100 0.1891 Teslas Placa 3 . 5 4 3 f(x) = 0.1894 |∗100 0. Placa 2 Placa 2 Aclaración: Como la ∆Masa está expresada en gramos.8∗10 1000 g 1 0 0 5 Corriente (Amperios) Gráfica 2.100675 %Error 1= %Error 1=87. ∆Masa vs Corriente (Placa 1) La primera placa que se usó tenía una masa inicial de 28.100675−0.8∗10 −3 1∗(50∗10 ) −3 B exp=0. 8∗10−3 2∗(50∗10−3 ) B exp=0. Debido a que la precisión con la que se realizaron las medidas de las longitudes y de la masa no fue la mejor. Balanza de corriente.08 0 5 Corriente (Amperios) Gráfica 4.2514.5 1 f(x) = 0. ∆Masa vs Corriente (Placa 3) La tercera placa que se usó tenía una masa inicial de 28.2514∗9.100675−0. El sentido de las líneas de campo magnéticos producidas por las bobinas nos pueden indicar si hay que aumentar o disminuir la masa para equilibrarla con la fuerza magnética. se puede calcular el campo magnético. Física universitaria con física moderna.77 Placa 4 Placa 4 10 Diferencia entre masas (Gramos) %Error 4=80. cap.1813 |∗100 0. fueron un foco de gran incertidumbre.5 0 0 5 B exp= Pendiente∗g n∗l B exp= 1. Las limitaciones en la precisión en el instrumento de medida.LABORATORIO DE FÍSICA II . como consecuencia de la propagación del error. como en la forma que se registraron los datos. Universidad del Valle .5∗10−3 ) B exp=0.5 mm de longitud.1971 Teslas |0. La gráfica de la tercera placa tiene una pendiente de 1.100675 %Error 3= Conclusiones.100675 %Error 4= Gráfica 3.25x Diferencia de masas (Gramos) 0. %Error 3=95. hizo que los resultados del campo magnético no sean del todo confiables.02 gramos y dos espiras con 50 mm de longitud. 28. confiando el valor al ojo. −3 0. 0 Referencias. editorial Adison-Wesley.8∗10 B exp= 1∗(12.1971 |∗100 0. Zemanzky. 2009. ∆Masa vs Corriente (Placa 4) La cuarta placa que se usó tenía una masa inicial de 35. [1] Sears.100675−0. Ya con estos datos se halla el campo experimental y su respectivo porcentaje de error B exp= Pendiente∗g n∗l Análisis de Error El principal causante del número tan elevado de los porcentajes de errores fue la toma de datos. 12 edición.UNIVERSIDAD DEL VALLE Ya con estos datos se halla el campo experimental y su respectivo porcentaje de error Placa 3 1. siendo esta inadecuada y con mucha imprecisión. También podemos concluir que mediante el uso de la relación lineal de las diferencias de masas y la corriente. f(x) 5 = 1.85x De esta práctica podemos concluir que la forma en la que se tomaron los datos fue determinante debido al error tan grande que se presentó en cada uno de los experimentos.72 gramos y una espira con 12.8509. vol II. La gráfica de la tercera placa tiene una pendiente de 0.8509∗9. México. [2] Guía de laboratorio. A la hora de realizar el proceso matemático usando estos datos.1813 Teslas Corriente (Amperios) |0. UNIVERSIDAD DEL VALLE .LABORATORIO DE FÍSICA II .