Gyroskop U 52006

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3B SCIENTIFIC PHYSICS
Muestra de cobre para el efecto Hall 1018751
Muestra de zinc para el efecto Hall 1018752
Instrucciones de uso
10/15 MH/UD
1 Toma de la tensión de Hall
2 Conexión para la corriente transversal
3 Ajuste de Offset
4 Muestra de cobre (izquierda) / Muestra de zinc
(derecha)
5 Orificios para soporte
6 Distanciador
para
las
piezas
polares
1. Advertencias de seguridad
2. Descripción
Al ser utilizadas de acuerdo con su uso específico, se garantiza el funcionammiento seguro de las placas de muestra. Sin embargo, la
seguridad no se garantiza cuando las placas de
muestra no se manejan apropiadamente o sin el
correspondiente cuidado.
Cuando es de considerar que un funcionamiento fuera de peligro no es más posible (p.ej. por
daños visibles), las placas de muestra se deben
poner inmediatamente fuera de servicio
 Las placas de muestra se deben utilizar sólo
en recintos secos
Las corrientes transversales máximas
a través de las muestras son de 20 A
CC para la muestra de cobre y de 15 A
CC para la muestra de zinc.
 No se deben sobrepasar las corrientes
transverales máximas y se ajustan sólo por
un corto tiempo.
 En el circuito de la corriente de muestra sólo
se utilizan cables que puedan resistir una
carga de 20 A (en la muestra de cobre)
resp. 15 A (en la muestra de zinc).
Las placas de muestra sirven para la comprobación de la tensión de Hall UH en una muestra
de cobre resp en una de zinc, cuando cada una
de ellas es atravesada por una corriente transversal I cuando se encuentra en un campo
magnético de densidad de flujo magnético B
perpendicular a la dirección de la corriente.
Las muestras son bandas delgadas, de cobre
resp. de zinc, con los espesores de 17,5 µm
(cobre) resp. 25 µm (zinc) y un area de 10x44
mm² . Cada una de ellas se encuentra en una
placa de muestra junto con un par de casquillos
de 4 mm para la toma de la tensión de Hall, un
par de casquillos de 4 mm para aplicar la corriente transversal y un ajuste de cero soldado.
Dos orificios sirven para la colocación en el soporte para el efecto Hall 1018753. Para el ajuste
de la distancia óptima entre la piezas polares se
tienen cuatro distanciadores fijados en la placa.
1

3. Datos técnicos
Espesor de la muestra
de cobre:
Corriente transversal max.
de la muestra de cobre:
Espesor de la muestra
de zinc:
Corriente transversal max.
de la muestra de zinc:
Area de las muestras:
Dimensiones:
Masa:
17,5 µm ± 25%

20 A CC
25 µm ± 25%
La placa de muestra se atornilla en el soporte para el efecto Hall utilizando los dos tornillos moleteados (Fig. 1).
El soporte para el efecto Hall con la placa
de muestra atornillada se inserta en el orificio previsto para ello en el núcleo en U
como se muestra en la Fig. 2, se orienta y
luego se fija con los tornillos.
Observación:
El centrado de la placa de muestra en el campo
magnético homogéneo se garantiza en esta
forma automáticamente.
15 A CC
10x44 mm2
130x90x25 mm³
aprox. 45g
4. Puesta en funcionamiento
Se requiere adicionalmente:
1 Soporte para el efecto Hall
1018753
1 Soporte para las sondas de campo magnético
1019388
Para la generación del campo magnético:
1 Núcleo en U modelo D
1000979
2 Bobina D con 600 espiras
1000988
1 Par de piezas polares y arco tensor D
para el efecto Hall
1009935
1 Fuente de alimentación de CC 0 – 20 V, 5 A
@230 V
1003312
ó
1 Fuente de alimentación de CC 0 – 20 V, 5 A
@115 V
1003311
Para generar la corriente transversal:
1 Fuente de alimentación de CC, 0 – 16 V / 0 –
20 A
1002771
Para la captación de los valores de medida:
1 Microvoltímetro @230V
1001016
ó
1 Microvoltímetro @115V
1001015
1 Sensor de campo magnético ±2000 mT
1009941
1 3B NETlog™ @230 V
1000540
ó
1 3B NETlog™ @115 V
1000539
alternativamente:
1 Sonda de campo magnético flexible 1012892
1 Teslámetro E
1008537
Fig. 1:
Cables de experimentación
2
Soporte para el efecto Hall sin y con placa
de muestra atornillada.
Fig. 2: Montaje experimental.

Advertencias de seguridad:
La máxima corriente para la generación del campo magnético es de 2 A
CC.
 No se debe sobrepasar la corriente máxima
para la generación del campo magnético.
Una desconexión abrupta de la corriente para la generación del campo
magnético conduce a un impulso de
tensión de inducción, el cual en este
caso
daña irreparablemente la
fuente de corriente y los aparatos
de medida que se encuentren
conectados en el circuito del iman.
 ¡La corriente para la generación del campo
magnético nunca se debe desconectar abruptamente!
 ¡La corriente para la generación del campo
magnético se debe regular lentamente hasta
cero, antes de una desconexión o de un
cambio de polaridad!
 La limitación de corriente de la fuente de
alimentación de CC de 0 – 20 V, 0 – 5 A se
debe ajustar en 2 A.
 La salida de la fuente de alimentación de
0 – 16 V, 0 – 20 A se conecta con el punto
de conexión para la corriente transversal en
la placa de muestra. Se debe prestar atención a la polaridad correcta (Tenga en cuenta los símbolos de +/– en la fuente de alimentación y en la placa de muestra).
Las bobinas se insertan en el núcleo en U,
como se muestra en la Fig. 2, teniendo en
cuenta que el sentido de arrollamiento de
las dos bobinas sea contrario el uno del otro
(Se observan las flechas en las carcasas de
las bobinas) es decir que la bobina derecha
se monta invertida especularmente con
respecto a la bobina izquierda .
Observación:
En esta forma se garantiza que la densidad de
flujo magnético en las piezas polares no se
compensen.
 Las piezas polares se colocan, a uno y otro
lado, sobre el núcleo en U. La pieza polar de
la izquierda se acerca directamente hasta la
parte trasera de la placa de muestra. La
pieza polar de la derecha se acerca directamente hasta los distanciadores en la parte
delantera de la placa de muestra y las dos se
fijan por medio de los arcos tensores.
 Las dos bobinas se conectan en serie con la
fuente de alimentación de CC de 0 – 20 V,
0 – 5 A. Para ello, la salida ‟–” de la fuente
de alimentación se conecta con el casquillo
para la toma de 600 espiras de la bobina de
la derecha, el casquillo para la toma de 0
espiras de la bobina de la derecha con el
casquillo de toma de 600 espiras de la bobina de la izquierda y el casquillo para la toma
de 0 espiras de la bobina de la izquierda se
conecta con la salida ‟+” de la fuente de
alimentación.
3
Fig. 3: Soporte para las sondas de campo magnético.

El soporte para sondas de campo magnético (Fig. 3) se inserta sobre el soporte para
el efecto Hall, de tal forma que la escotadura para las sondas de campo magnético
muestre en dirección de la parte delantera
de la placa de muestra (Fig. 2, a la derecha).
 El sensor de campo magnético ±2000 mT o
la sonda flexible de campo magnético se introduce en el soporte para sondas de campo
magnético, de tal forma que el sector activo
de las sondas quede colocado y centrado
en la ranura entre las piezas polares
respecto a la sonda (Fig. 4). Las sondas se
pueden guiar con cuidado con los dedos.
Las sondas se pueden enclavar por medio
de tornillos de apriete.
Observación:
Los distanciadores en la placa de muestra evitan que el sector activo de la sonda de campo
magnético entre las piezas polares pueda ser
sujetado.
 El soporte de las sondas de campo magnético siempre se orienta de tal forma que,
al insertar, el sector activo de las sondas
quede del lado delantero de la placa de
muestra en la ranura entre la muestra y (Fig.
2, a la derecha) la pieza polar. Las sondas
nunca se sujetan entre la parte trasera de
la placa de muestra y la pieza polar (Fig. 2,
a la izquierda).
 El sensor de campo magnético ±2000 mT se
conecta con el imput A o B del
3B NETlog™, con un cable miniDIN. Se enciende el 3B NETlog™ y se espera el reconocimiento del sensor.
 Alternativamente se conecta la sonda de
campo magnético flexible en el teslámetro
E. En el teslámeto se elije B/mT CC y un alcance de medida de 2000 mT. La indicación, en caso dado, se compensa a cero por
medio del regulador CC-OFFSET
Fig. 4: Soporte para sonda de campo magnético en el
experimento.
Observación:
Puede ser que el núcleo en U esté todavía
magnetizado debido a un experimento anterior,
es decir, que el 3B NET/logTM resp. el teslámetro puede mostrar una densidad de flujo magnético remanante B ≠ 0 (a pesar de haber realizado una compensación a cero). En este caso
es necesario realizar una desmagnetización .
 La entrada del microvoltímetro se puentea y
la indicación se lleva a cero por medio del
regulador de Offset CC. La compensación a
cero se comprueba repetidas veces a lo largo del experimento.
 La entrada del microvoltímetro se conecta
en la toma para la tensión de Hall en la
placa de muestra. Se debe prestar atención
a la polaridad correcta (Tenga en cuenta los
símbolos de +/– en la fuente de alimentación y en la placa de muestra).
 En el microvoltímetro se ajusta en 1 Hz la
frecuencia límite superior, utilizando el regulador giratorio ‟Filter Hz” y se ajusta un alcance de medida de 200 V CC.
4

5. Manejo
Observación:
Las bobinas tienen necesariamente que trabajar
con corriente continua alisada, de lo contrario
aparecen tensiones de inducción distorsionantes.
Circulaciones de aire pueden conducir a fuertes
fluctuaciones del punto cero cuando la corriente
transversal está conectada, condicionadas por
tensiones generadas por variaciones de tempertatura en los contactos de medida para la tensión de Hall.
 Es necesario cuidar de que las circulaciones
de aire durante la realización del experimentoo se reduzcan a un mínimo.
 La toma para la tensión de Hall se compensa a cero con el regulador de Offset (potenciómetro) en la placa de muestra. Para ello,
la corriente transversal se ajusta en 20 A
(muestra de cobre) resp. en 12 A (muestra
de zinc) sin el campo magnético aplicado. El
regulador de Offset se gira hacia la derecha
o hacia la izquierda hasta que la indicación
del microvoltímetro fluctúe alrededor del valor ‟0”.
 Se desconecta la corriente transversal, la
compensación a cero ya no debe volver a
cambiar. La compensación a cero se comprueba regularmente a lo largo de las mediciones.
 Se incrementa la corriente para la generación del campo magnético (se tienen en
cuenta las advertenciias de seguriidad de la
Pag. 3), hasta que el teslámetro indique una
densidad de flujo magnético de aprox. 700
mT.
 La corriente transversal a través de la
muestra se ajusta p.ej. en pasos de 2,5 A
hasta 20 A (muestra de cobre) resp. hasta
15 A (muestra de zinc) (se tienen en cuenta
las advertencias de seguridad de la Pag. 3).
En cada paso se lee la tensión de Hall en el
microvoltímetro y se anota junto al valor de
la corriente transversal. Si es necesario se
repite varias veces la serie de mediciones
para la tensión de Hall, para un valor determinado de la corriente transversal y se calcula un valor promedio.


A continuación se aflojan los tornillos moleteados, la placa para muestra se retira con
cuidado del soporte para el efecto Hall y se
saca de la ranura entre las piezas polares.
Se introduce ahora con cuidado la otra
placa de muestra en la ranura entre las
piezas polares y por medio de los tornillos
moleteados se fija en el soporte para el
efecto Hall.
Se inserta de nuevo con cuidado el soporte
para sondas de campo magnético, con la
sonda de campo magnético acoplada, en el
soporte para el efecto Hall. La sonda se
guía con los dedos en este proceso.
6. Ejemplo experimental
Determinación de la constante de Hall
 Se representa gráficamente la tensión de
Hall UH en dependencia con la corriente
transversal I y se hace pasar una recta entre
los puntos de medida (Fig. 5).
Se tiene:
UH  AH 
B
B
 I  k  I con k  AH 
d
d
UH: Tensión de Hall
AH: Constante de Hall
B: Densidad de flujo magnético a través de la
muestra
d: Espesor de la muestra
I: Corriente transversal
La pendiente de las rectas adaptadas corresponde al factor de proporcionalidad k, así que la
constante de Hall se puede determinar de acuerdo a:
AH  k 
d
B
Para la muestra de cobre se obtiene:
AH  1,94
V 17,5 m
m3

 4,7  1011
.
A 0,72 T
C
Para la muestra de zinc se obtiene:
AH  1,12
V 25 m
m3

 3,9  1011
.
A 0,72 T
C
Los valores obtenidos de las mediciones
encuentran, dentro de la tolerancia para el
pesor de las muestras, dentro del orden
magniitud de los valores bibliográficos
-5,310-11 m3/C para el cobre
y de +6,410-11 m3/C para el zinc.
Cambio de las placas de muestra
 Se desconectan todas las fuentes de alimentación y los aparatos de medida.
 El soporte para sondas de campo magnético, con la sonda para campo magnético acoplada en él, se retira con cuidado del soporte para el efecto Hall.
5
se
esde
de
7. Almacenamiento, Limpieza, Desecho





El aparato se almacena en un lugar limpio,
seco y libre de polvo.
No se debe usar ningún elemento agresivo
ni disolventes para limpiar el aparato.
Para limpiarlo se utiliza un trapo suave
húmedo.
El embalaje se desecha en los lugares locales para reciclaje.
En caso de que el propio
aparato
se
deba
desechar
como
chatarra, no se debe
deponer
entre
los
desechos
domésticos
normales. Se deben
cumplir
las
prescripciones locales
para el desecho de
chatarra eléctrica.
UH / V
20
10
0
-10
-20
-30
-40
0
5
10
15
20
I/A
Fig. 5: Tensión de Hall UH en dependencia con la corriente transversal I para la muestra de cobre (cuadrados
negros) y para la muestra de zinc (circulos rojos) con recta adaptada, medidos con B = 0,72 T.
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