Brújula de tangentes

Partes: 1, 2

Síntesis:

Este trabajo se basará principalmente en el
análisis de la relación existente entre la tangente
resultante del ángulo de una brújula que se halla
en el centro de una bobina y la intensidad de corriente que
circula por esta última. Luego estudiaremos la
relación de dicha tangente con el número de espiras
de la bobina utilizada. La brújula se mueve por efecto de
la corriente eléctrica que pasa por la bobina, sumado al
campo magnético terrestre. Al variar la intensidad y el
número de bobinas, cambiará el ángulo de la
brújula. Así, con el desarrollo del trabajo
práctico debemos verificar la hipótesis que
establece que la tangente del los ángulos es directamente
proporcional a la intensidad de corriente ( I ) y al
número de espiras ( N ) de la bobina y que el campo
magnético creado por el cuadro de bobina es directamente
proporcional a I y N.

Objetivos:

·
Estudio del campo magnético generado por una bobina y su
interacción con el campo magnético terrestre.

Introducción:

Cuando no circule corriente por las espiras (llave abierta), el
magnetómetro se orientará de acuerdo a la
dirección de la componente horizontal del vector
inducción terrestre Bt (ver Figura III). Al
cerrar la llave inversora LL, se observó que la corriente
que circula genera un campo magnético cuyo vector
inducción es perpendicular al plano de las espiras. Esto
es debido a la regla de Maxwell, o regla de la mano derecha, en
la cual los dedos de dicha mano indican el sentido de las
líneas de campo (es decir, del vector B) y el pulgar
indica el sentido de la intensidad.

El magnetómetro girará entonces un cierto
ángulo  ubicándose en la dirección
del vector inducción resultante. En el circuito se pueden
observar, entonces, dos vectores inducción: el vector
inducción de la Tierra, y el vector inducción del
campo magnético del plano de las espiras. El vector
inducción de la Tierra se encuentra paralelo al plano de
las espiras, y el vector del cuadro de las espiras se encuentra
perpendicular al plano.

En la figura V se puede observar el vector resultante de los
vectores campo magnético que actúan
conjuntamente:

Figura I: Esquema de los vectores campo
magnético.

La suma de los vectores inducción resultantes del campo
magnético de la bobina y del campo magnético
terrestre (Bt y B) dará como resultado un nuevo
vector inducción que coincide con el ángulo que
forma la aguja. Por eso podemos concluir que se pueden estudiar
trigonométricamente las relaciones entre la intensidad de
la corriente, el número de vueltas y la tangente del
ángulo formado.

Matemáticamente, la siguiente expresión:

tg = B

B = Bt.tg.

Vemos entonces que la tangente del ángulo girado es
directamente proporcional al valor del vector inducción
creado por la bobina. Matemáticamente, podemos decir que
si la tangente del ángulo girado por el
magnetómetro aumenta, también aumenta B,
conformándose así una relación lineal. Sin
embargo, desde el punto de vista físico, si cambiamos el
ángulo girado por el magnetómetro, el vector
inducción creado por la bobina no variará, ya que
éste depende de la intensidad de corriente que circule por
el circuito y no de la posición de la brújula
(recordemos que la brújula se encuentra sólo para
atestiguar la presencia de un campo magnético).

La brújula que se encuentra en el centro de la bobina
debe ser de pequeñas dimensiones frente al cuadro ya que,
si fuera de dimensiones mayores, la aguja podría influir
en las líneas de campo generadas por el campo, lo cual
perjudicaría nuestras observaciones.

Procedimiento
Experimental:

Principalmente, debemos mencionar los elementos que conforman
el circuito, gracias a los cuales pudimos desarrollar las
actividades relacionadas con el campo magnético generado
por una bobina:

·
Bobina rectangular, montada sobre un cuadro de madera, con
bornera selectora

·
Brújula

· Llave
inversora

·
Amperímetro

·
Reóstato

Una vez armado el circuito con los materiales descriptos
anteriormente, podemos comenzar con las actividades. Vale
recordar que cuando la fuente entrega cierta diferencia de
potencial %V(con la llave cerrada), circula cierta intensidad de
corriente por el circuito, de manera tal que, en el trabajo,
trataremos de analizar de qué manera influye esta
intensidad (la cual puede ser variada) en el valor del campo
magnético generado por la bobina. Al mismo tiempo, como
dijimos antes, el número de espiras puede modificarse, lo
cual será otra variable a considerar para el estudio del
campo magnético.