Laboratorio de Técnicas Experimentales II

Laboratorio de Técnicas Experimentales II - 2º Física
Laboratorio L2 - Electromagnetismo
Práctica L2-1
Fuerza de Lorentz: La balanza de corriente.
Objetivo
1. Medida de la interacción entre el campo magnético creado por la corriente eléctrica que circula por
un conductor y el campo creado por un conjunto de imanes.
Material
Fuente de alimentación, multímetro digital, juego de imanes, cables, circuitos conductores de distinta
longitud, bobinado rectangular orientable, balanza de precisión.
Fuerza de Lorentz: La balanza de corriente
Introducción:
r
r
v en presencia de un campo magnético B , actúa sobre
r
r
r r
ella una fuerza F (fuerza de Lorentz) que viene dada por F = q (v × B ) .
Cuando una carga q se mueve a una velocidad
En un hilo conductor, la velocidad de los conductores de carga viene dada por la corriente eléctrica I que
r r
fluye por el hilo, q v = I L , donde L es la longitud del hilo. Así, un hilo conductor de longitud L por el
r
que circula una corriente I experimenta una fuerza dada por
r
r r
F = LI ×B .
Mediante la balanza de corriente se puede variar de forma independiente cada uno de los términos de la
ecuación anterior (la longitud del hilo, la corriente, la intensidad de campo magnético y el ángulo que
forman el hilo y el campo magnético) y medir la fuerza magnética resultante, pudiendo por tanto estudiar de
forma completa la interacción entre un hilo por el que circula una corriente y un campo magnético.
I
L
α
Figura 1: Esquema básico del dispositivo usado para
el estudio de la fuerza de interacción magnética entre
un hilo por el que circula corriente y el campo
maqnético creado por unos imanes.
B
Experimento:
Parte 1:
Utilizaremos la balanza de corriente para verificar la expresión anterior de la fuerza de Lorentz y para
determinar el valor del campo magnético creado por un conjunto de imanes.
Con el material necesario montar el circuito equivalente al mostrado en la figura 1.
Realizar el montaje sin hacer circular corriente por el hilo.
Ajustar correctamente la balanza: nos dará el peso del bloque de imanes.
Hacer circular la corriente por el hilo: los imanes se verán atraídos o repelidos.
Volver a ajustar correctamente la balanza: nos dará el nuevo “peso” del bloque de imanes.
La diferencia de pesos será igual a la fuerza de interacción magnética.
1) Para un valor fijo de la corriente que circula por el hilo conductor, se tomarán medidas de la fuerza
de interacción entre éste y los imanes, para las distintas logitudes disponibles del hilo. A partir de la
representación de la fuerza de interacción en función de la longitud de hilo utilizada, se obtendrá el
valor del campo magnético creado por el juego de imanes.
2) Elegir un circuito con hilo conductor (el más largo). Se tomarán medidas de la fuerza de interacción
entre éste y los imanes, para distintos valores de la corriente que circula por el hilo. A partir de la
representación de la fuerza de interacción en función de la corriente, se obtendrá el valor del
campo magnético creado por el juego de imanes.
Importante:
•
•
La placa con el circuito por el que circulará la corriente debe colocarse entre los imanes,
alineado con el eje longitudinal del bloque de imanes, y sin tocarlo en ningún momento.
La corriente nunca debe ser mayor que 5 amperios.
Parte 2:
Utilizar ahora la bobina giratoria orientable en lugar de las placas con circuito impreso. Utilizar el bloque de
imanes fijos.
Con el dispositivo indicado en la figura 2, y siguiendo un
procedimiento equivalente al de la parte 1, realizar el estudio de la
variación de la fuerza de interacción magnética en función del ángulo
entre el conductor y el campo magnético.
Figura 2: Montaje experimental
para la realización de la parte 2
de la práctica.
Alumno:
Grupo:
Tutor:
Fecha:
Informe previo :
Prácticas L2-1
Fuerza de Lorentz: La balanza de corriente
.
I
L
B
El bloque del dibujo representa a un imán que crea un campo de 5000 gauss. Tiene una masa de
100 gramos y una longitud de 10 cm.
Entre sus polos se coloca un cable conductor, de longitud mayor que 10 cm, por el que se puede
hacer circular una corriente eléctrica.
¿Qué corriente debe circular por el cable si queremos que el imán permanezca suspendido al elevar
el cable conductor?
Si el cable conductor tiene una resistencia de 1 ohmio, ¿cuál es la potencia consumida para
mantener suspendido el imán?
Alumno:
Grupo:
Tutor:
Informe de Laboratorio : Prácticas L2-1
Fuerza de Lorentz: La balanza de corriente
1) Gráfica para la determinación del
campo creado por los imanes. Caso de
corriente fija y longitud del hilo variable.
Valor de corriente utilizado:
Pendiente estimada:
Valor estimado del campo creado por
los imanes:
2) Gráfica de la variación de la fuerza de
interacción magnética en función del
ángulo entre el conductor y el campo
magnético.
Corriente usada:
Valor estimado del campo creado por
los imanes:
Fecha: