Bobinas Helmholtz (Prácticas)
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7/18/2019 Bobinas Helmholtz (Prácticas)
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CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR DOS BOBINASPARALELAS (BOBINAS HELMHOLTZ)
OBJETIVOS
Determinar experimentalmente el campo magnético creado por dos bobinas paralelas variando la distancia que las separa y comparar los resultados experimentales
obtenidos con la predicción teórica. Determinar, para una distancia entre bobinas fija, la
permeabilidad magnética del vacío mediante un ajuste por mínimos cuadrados.
INTRODUCCIÓN:
El campo magnético producido por dos bobinas paralelas (bobinas Helmholtz)
en un punto situado en el eje de las mismas puede ser calculado mediante la siguienteexpresión:
232
232
0
R
2az1
1
R
2az1
1
R 2
INB
7
0 104
(Permeabilidad magnética del vacío)
R = 0.20 m (Radio de las bobinas)
a = distancia entre bobinas
I = intensidad que pasa por las bobinas (Importante: no sobrepasar 4 amperios)
N = número de espiras = 154
z = distancia desde el punto medio del segmento que une los centros de las bobinas a un
punto cualquiera del eje de las mismas.
MONTAJE EXPERIMENTAL
El material necesario para el desarrollo de esta práctica es:
- Dos bobinas
- Fuente de alimentación que proporcina corriente a las bobinas
- Amperímetro para medir la intensidad de corriente que pasa por las bobinas
- Teslámetro provisto de sonda Hall axial para la medida del campo magnético
- Metro rígido fijado a la mesa del laboratorio
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Estos dispositivos se disponen para la realización de la práctca tal y como indica la
siguiente figura
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Para la primera parte de la práctica, situar en primer lugar las dos bobinas a una
distancia entre ellas “a” igual a su radio “R”. Encender la fuente de alimentación y
suministrar a las bobinas una corriente de intensidad inferior a 3 amperios. Colocar la
sonda en el eje de simetría de las bobinas, con su extremo en el punto medio del
segmento que une sus centros (z=0, para determinarlo haremos uso de un hilo) y medir
el campo. Desplazar la sonda a lo largo del eje de las bombinas perpendicularmente y
medir el campo para la nueva distancia. Así sucesivamente hasta obtener unos 80 puntos
experimentales. Repetir el experimento para a = R/2 y a = 2R.
Debido a la disposición de los diferentes dispositivos que configuran la práctica,
no es posible obtener un gran número de puntos a la derecha de las bobinas. Para
completar las medidas y obtener una gráfica simétrica, invertiremos la polaridad de la
corriente que pasa por las bobinas, lo que cambiará el signo del campo magnético
medido en el teslámetro, y realizaremos nuevamente nuestras medidas a la izquierda de
las bobinas, asignando el cambio de signo a “z” en lugar de a “B”.
Para cada una de las distancias entre bobinas realizaremos la comparación entre
las medidas realizadas y la curva teórica de B que se puede calcular en cada caso
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mediante la ecuación indicada en la introducción de este guión, tal y como esquematiza
la siguiente figura:
Figura 2
Además, se debe determinar para cada uno de los tres casos la desviación cuadráticamedia de las medidas experimentales realizadas a partir de la siguiente expresión
21
2
teóricoexp BB N
1s
En la segunda parte de la práctica colocaremos de nuevo las bobinas a una
distancia igual a su radio R. Situando el extremo de la sonda en el punto medio delsegmento que une el centro de las bobinas (z=0) variaremos la intensidad y tomaremos
medidas del campo magnético. Con al menos 10-15 puntos experimentales realizar un
ajuste por mínimos cuadrados a la ecuación de la introducción y determinar la
permeabilidad magnética del vacío, 0, comparándola con su valor teórico. Repetir con
a=2R y a=R/2.