05._balanza_de_corriente

Universidad Autónoma de Occidente Facultad de Ciencias Básicas Departamento de Física

BALANZA DE CORRIENTE

1. Objetivos 1.1 Determinar la fuerza magnética entre dos conductores paralelos de la misma longitud

que llevan corrientes en direcciones contrarias. 1.2 Cálculo de la permeabilidad magnética para el vacío P 0 . 1.3 Determinar la componente horizontal del campo magnético de la tierra. 2. Marco Teórico La fuerza magnética sobre un conductor recto que lleva una corriente en una región en donde existe un campo magnético está dada por

21 BxLIF&&&

(1) en donde I1 es la corriente en el conductor, L es la longitud del alambre inmerso en el campo magnético 2B

& (figura 1).

Figura 1

El campo magnético 2B

& es producido por el segundo conductor recto y su magnitud está

dada por

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rI

BS

P2

202 (2)

en donde AmT �

u �70 104SP es la permeabilidad para el espacio vacío, I2 la corriente que

transporta y r la distancia entre el centro de los conductores. Si las corrientes son iguales y los conductores paralelos, la magnitud de la fuerza sobre el conductor que lleva la corriente I1 es

rLI

FS

P2

20 (3)

3. Material y Equipo 3.1 Balanza de corriente

3.3 1 Juego de masas de 500 x 1 mg

3.4 1 fuente de corriente 0 – 10 A con Voltímetro y Amperímetro digitales.

3.5 Cables para conexión

3.6 1 Brújula

3.7 1 Adaptador 110 V C.A a 9 V D.C (para mantener el Galio líquido)

3.8 Reóstato 12.5 : / 6.3 A

4. CALIBRACIÓN DEL EQUIPO Para cada uno de los experimentos descritos en este manual se debe tener en cuenta esta sección de calibración. Tenga en cuenta que trabaja con un equipo de altas especificaciones técnicas y delicado. Lea con atención las instrucciones y el cuadro de precauciones. La calibración de la balanza se debe hacer siempre con la fuente de corriente desconectada.

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Figura 2

4.1 Verifique las conexiones de la figura 2 con la fuente de corriente apagada. 4.2 Coloque la brújula debajo de los alambres y oriente el equipo de modo que los

conductores queden paralelos a la dirección indicada por la brújula. Esto elimina los efectos del campo magnético terrestre.

4.3 Gire el dial hasta la posición de cero grados. 4.4 Deslice la masa de balance hasta que el brazo quede horizontal. Un ajuste fino puede

hacerse girando lentamente el sujetador del alambre de torsión. 4.5 Mueva el amortiguador magnético hasta que las tres marcas de cero coincidan. 4.6 Gire los tornillos de ajuste en el sentido de las manecillas del reloj hasta lograr que el

conductor inferior justamente toque al conductor superior -si es necesario redefina el cero de la balanza-, en este momento la distancia inicial entre los centros de los conductores es de 3.2 mm a partir de los cuales se puede comenzar a medir la distancia de separación r. Para hacer que los conductores sean paralelos mueva los tornillos de ajuste suavemente hasta que no haya espacio entre los conductores. Cada vuelta del tornillo de ajuste desplaza el conductor en 1 mm, debe hacerse el mismo giro en cada extremo para mantener los conductores paralelos.

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PRECAUCIÓNES:

i) No haga fuerza sobre el brazo de la balanza o los conductores, estos deben permanecer perfectamente rectos.

ii) Evite el contacto con el Galio líquido, puede causar alergias

sobre la piel.

iii) Aleje todo material ferromagnético y los cables de conexión de los conductores paralelos.

iv) Mantenga el adaptador de 9 V D.C conectado para

garantizar que el Galio permanezca en estado líquido, esto reduce la fricción en los puntos de apoyo del marco móvil.

v) No gire el dial mas de 1. 5 vueltas respecto al punto de cero

grados.

vi) No exceda la corriente de 8 A

EXPERIMENTO 1: FUERZA vs CORRIENTE

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En este experimento la separación entre los centros y la longitud del conductor se mantienen constantes mientras que la corriente es variada para encontrar la dependencia entre la magnitud de la fuerza y la corriente. 1. Actividades 1.1 Separe el centro de los conductores paralelos 5.2 mm, usando los tornillos laterales de

ajuste. –gire dos vueltas cada tornillo de ajuste en el sentido contrario de las manecillas del reloj-

1.2 Aplique una fuerza colocando una masa sobre el porta masas de 5 mg. 1.3 Ajuste la corriente hasta que el brazo de la balanza retorne a cero. Ahora la magnitud de

la fuerza magnética sobre el conductor superior es igual a la magnitud del peso de la masa colocada.

1.4 Mantenga la separación entre los centros de los conductores constante, repita 1.2 y 1.3

para diferentes valores de masa como la fuente lo permita sin exceder 8 A. Registre los datos en la tabla 1.1

m(Kg)

��I A1

F mg N ( )

TABLA 1.1

Distancia entre los centros constante r : (# de vueltas x 1mm) + 3.2 mm = _____ Longitud del conductor L = _____ 1.5 Grafique F vs I. Verifique que lo obtenido concuerda con el grafico de la expresión (3) 1.6 Grafique F vs I2, de la pendiente y la expresión (3) obtenga el valor de P0. 1.7 Use los gráficos para determinar la incertidumbre de P0 y su error porcentual.

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