Campo Magnetico en Un Solenoide

ESCUELA DE INGENIERIAS Y  ADMON. DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO

1. OBJETIVO

CAMPO MAGNETICO EN UN SOLENOIDE

Medir el campo producido en el interior de un solenoide por una corriente continua a través de la fuerza magnética sobre una espira de conduce una corriente.

2. MATE MATERI RIAL ALES ES Solenoide Espira o balanza de corriente y contactos Fuente (0 12 cc y !."  #$% $mper&metro de ## (0 ' $% Fuente de corriente

3. MARC MARCO O TEÓ TEÓRI RICO CO Campo magn!"#o $n %n &o'$no"($) un solenoide es un alambre largo enrollado en la forma de una )élice. )élice. #on ésta con*gura con*guraci+n ci+n es posible posible producir producir un campo magnét magnético ico razona razonable blemen mente te unifor uniforme me en el espac espacio io rodea rodeado do por las vuelta vueltas s del alam alambr bre. e. #uan #uando do las las vuel vuelta tas s est, est,n n muy muy pr+ pr+-ima -imas s entr entre e s& s& cada cada una pued puede e considerarse como un vuelta circular y el campo magnético neto es el vector suma de los campos debidos a todas las vueltas. /n solenoide ideal es auel en ue el especio entre las vueltas es muy peueo y la longitud es grande comparado con el radio. radio. En este caso caso el campo dentro puede considera considerarse rse uniforme uniforme en casi todo el volumen y m,s fuerte en comparaci+n comparaci+n al ue el campo fuera del solenoide. solenoide. a e-presi+n para calcular la magnitud del campo magnético dentro de un solenoide ideal con espacio vac&o entre las bobinas es3

 μ 0∋ ¿ b  L B= ¿

(1%

dond donde e µ0  es la permeabilidad magnética en el espacio vac&o 4 es el n5mero de vueltas del alambre  la longitud del solenoide e 6 b la corrient corriente e ue circula circula por por el solenoide solenoide.. a direcci+n direcci+n del campo dentro dentro del solenoide solenoide est, dado por la regla de la mano derec)a seg5n la ley de 7iot'Savart.

*%$+,a magn!"#a &o-+$ 'a $&p"+a3 cuando cuando una part&cu part&cula la cargad cargada a aislada aislada

se mueve a través de un campo magnético sobre ella se e8erce una fuerza magnética. 4o debe debe sorp sorprrende enderr ento entonc nces es ue ue un alam alambr bre e ue ue cond conduc uce e una una cor corrien riente te e-perimente una fuerza cuando se pone en un campo magnético. Esto es el resultado de ue la corrie corriente nte repr represe esenta nta una colecc colecci+n i+n de muc)as muc)as part&c part&cula ulas s cargad cargadas as en

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movimiento9 por tanto la fuerza resultante sobre el alambre se debe a la suma de fuerzas individuales e8ercidas sobre las part&culas cargadas. a e-presi+n para calcular la fuerza magnética F sobre un alambre recto en un campo magnético uniforme 7 est, dada por la e-presi+n3  F = I L X B

(2%

donde  es el vector de magnitud igual a la longitud del alambre y direcci+n igual a la direcci+n de la corriente 6 ue conduce el alambre. #uando se cierra el interruptor (ver *gura% la balanza se deseuilibra debido a la fuerza magnética sobre la espira. a magnitud de esta fuerza se puede calcular con la e-presi+n3 Fm : 6ed7

("%

donde d es el anc)o de la espira 6 e  es la corriente en la espira y 7 es el campo magnético dentro del solenoide.

Ca'#%'o $p$+"m$n!a' ($' #ampo magn!"#o ($n!+o ($ 'a -o-"na3 ;e la e-presi+n ("% se puede calcular el campo magnético dentro del solenoide si se conoce Fm. ;espués ue la balanza se )a deseuilibrado debido a la fuerza magnética se coloca un cuerpo de peso (aga revisar el circuito por el profesor. .2 sin conectar la fuente a la red eléctrica ponga el e-tremo de la espira en el centro de la bobina. 4ivele la balanza. ." Establezca a)ora en el solenoide una corriente constante creando de esta manera un campo en el centro de la bobina. .= >aga pasar por el circuito de la espira una corriente. ?bserve ue la balanza se desnivelo uedando el e-tremo e-terno levantado. En caso contrario cambie el sentido de la corriente . @establezca el euilibrio de la balanza colocado )ilos cortos en el e-tremo de esta. .! Manteniendo constante la corriente del solenoide varié la corriente de 0. en 0. $ )asta alcanzar "$ y en cada caso realice la nivelaci+n de la balanza y el pesa8e de los )ilos. .A Mida el campo resultante en la bobina al pasar varios otros valores de corriente por ella ($ es la corriente m,-ima ue puede llevar la bobina sin recalentarse. .B Mida el largo y anc)o de la balanza de corriente

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.C @ealice una tabla y registre los datos.

. ANALISIS DE RESULTADOS !.1 )alle para cada corriente 6 el campo magnético producido por el solenoide ver3 marco te+rico. Encuentre el valor promedio !.2 #alcule el campo magnético producido por el solenoide. !." #alcule el porcenta8e de error del campo magnético tomando como valor te+rico el calculado con la ecuaci+n 1.

. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES 4. BIBLIOGRA*IA 1. SerDay @aymond. F&sica omo 66 ta. Ed. Editorial Mac raD>ill 2001 2. @ic)ard G. Feyman F&sica ol 66 ta edici+n Ed. $didison