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Dr. Victor Lavín della Ventura
Técnicas Experimentales II:Módulo de Electromagnetismo
Dr. Vicente D. Rodríguez ArmasDr. Inocencio R. Martín BenenzuelaDpto. Física Fundamental y Experimental,
Electrónica y Sistemas
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Índice1. Medidas de Fuerzas Magnéticas:
A. Balanza de CottonB. Balanza de Gouy
2. Variación de la resistencia de un metal precioso y de un semiconductor con la temperatura
3. Tubo de Braun y Efecto Hall en metales4. Fuerza electromotriz inducida. El Transformador5. Ciclo de Histéresis
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1.A Medida de Fuerzas Magnéticas: Balanza de Cotton
AbstractSe mide la fuerza de interacción entre un hilo conductor recorrido por una corriente eléctrica y el campo magnético producido por un imán permanente. Al medir esta fuerza podrá determinarse el campo magnético.
B
IIntroducción
B I BdI F ×∫ =×=
ucteB =
4
I
B
B
dl
FNota: Sobre el alambre actúa una fuerza descendente y sobre el imánpermanente (por la 3ª Ley de Newton) actuaría una fuerza ascendente.En la práctica el sentido de la corriente debería de ser el contrario al de la figura.
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0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00,000
0,001
0,002
0,003
0,004
0,005
P (g
r)
I (A)
Longitud=0.042 m
r B IB I BdI F =×∫ =×=
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Cuestiones
• Dirección y sentido del campo magnético B• Ajuste por mínimos cuadrados y obtención de B• Comparación del valor de B obtenido con el medido con el
Teslámetro
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1.B Medida de Fuerzas Magnéticas: Balanza de Gouy
AbstractSe determina la susceptibilidad magnética de tres sales por el método de Gouy. Se introducen las muestras en tubos cilíndricos de vidrio suspendidos en una balanza y sometidos a un campo magnético producido por un electroimán.
IntroducciónSe puede determinar la susceptibilidad magnética a partir de la siguiente expresión:
2B*Secciónmg2 0µ=χ
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Electroiman
muestra
Balanzamg
F=mg 02 >µ
=χB*Sección
mg2 0
Paramagnética
9
0,0 0,1 0,214,44
14,46
14,48
14,50
14,52
14,54
14,56
14,58
14,60m
(gr)
B2 (T2)
CoSO4
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Cuestiones
• Calcular la suceptibilidad magnética de cada una de las sales y del vidrio.• Razonar si habría que hacer alguna correción a los resultados obtenidos (vidrio diamagnético).
MBHHHB
HMχχ+
µ=⎭⎬⎫
µ=χµ+µ=χ= 1
000
Nota:χ<0 diamagnéticoχ>0 paramagnéticoχ>>0 ferromagnético (dominios)
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2. Variacíon de la resistencia de un metal precioso y de un semiconductor con la temperatura
AbstractSe estudia la variación de la resistencia con la temperatura para un metal precioso y un semiconductor.
Introducción
)T( Sl R ∆α+ρ=ρρ= 10En metales:
)KT/Eexp( g0ρ≈ρEn semiconductores:
12
13
-200 -100 0 100 200
500000
1000000
1500000
2000000
2500000
3000000
Res
iste
ncia
(Ohm
ios)
T(K)
Semiconductor
-200 -100 0 100 200
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Res
iste
ncia
(Ohm
ios)
T(K)
Metal
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Cuestiones
• Ajustar las dependencias obtenidas para las resistividadespara ambos materiales.
• Comparar el parametro E obtenido del ajuste para elsemiconductor con valores tabulados.
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3. Tubo de Braun y efecto Hall en metales
Tubo de Braun
AbstractSe estudia el fundamento y funcionamiento del tubo de rayos catódicos (Tubo de Braun), así como su aplicación en los dispositivos llamados osciloscopios.
IntroducciónEl tubo de Braun consta de:•Tubo de vidrio transparente con pantalla fluorescente (y un gas noble para ver el recorrido de los electrones).
• Ánodo más cátodo para crear electrones acelerados.• Dos placas horizontales para crear la base de tiempos.• Dos placas verticales para crear la escala de voltajes o se intercambianpor dos bobinas horizontales.
)BvE(qF ×+=
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Campo eléctrico en forma de dientes de sierra (basede tiempos). Con frecuencia < 30 Hz se observa desplazamiento.
Campo eléctrico vertical creado por placas (escala vertical de voltaje) ó se intercambian por bobinas horizontales.
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3. Tubo de Braun y efecto Hall en metales
Efecto Hall en metales
AbstractSe estudia el efecto Hall en una lámina de cobre y una de cinc en función de la corriente que atraviesa la placa y el campo magnético.
IntroducciónUn conductor en forma de cinta recorrido por una corriente I y
en presencia de un campo magnético B.
IV
B
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IV
B
)BvE(qF ×+=
IV
B
+ + + + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - - - - - - -
∆VHALL
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21
Cuestiones
• Corrección de la d.d.p. Hall con campo magnético nulo.
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4. Fuerza Electromotriz inducida. El Transformador
Fuerza Electromotriz inducida
AbstractCálculo del coeficiente de inducción mútua M entre dos bobinas aisladas eléctricamente entre sí, una exterior (STATOR) a la que se le suministra una corriente alterna y otra situada en su interior capaz de rotar (ROTOR), donde se induce la fuerza electromotriz inducida.
Introducción
SdB( )∫ ⋅−=
φ−=ε SdB
dtd
dtd
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IindI1
B
( )∫ ⋅−=φ
−=ε 212 SdBdtd
dtd
Si el flujo creado por el circuito sobre 2 aumenta con el tiempo entonces aparecerá en este circuito una corriente inducida en elsentido horario.
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Para una bobina: el campo magnético en su interior es constante
I1
x x x xx x x xx x x x S2
111 InB oµ=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ φ=
φ=
−=φ
−=φ
−=ε
11
12
11122
2
IL
IM
dtdIM
dtdI
dId
dtd
M = Coeficiente de ind. Mutua(característica geométrica)
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IR=0
SRRR
RRSR
SSoS
MIILcosNSB
InB
+=φθ=φ
µ=θµ= cosNSnM RRSo
)tsin(IM os ωω−=ε2)tsin(II
dtdIM
osS
S
ω=
−=ε22/IMV osRef ω=−
Para una bobina exterior (Stator) y una interior (Rotor): Los ejes de las Bobinas forman un ángulo θ
VS
IS
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En la práctica se puede cambiar los valors de LS y LR ya que se pueden elegir bobinas con diferentes vueltas. Para distintas combinaciones se preparan las siguientes gráficas de las que se obtiene M para distintos ángulos.
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,00
1
2
3
4
5
6
7
V R(V
oltio
s)
IS(A)
LS=100 mHLR=50 mH
θ=0º
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4. Fuerza Electromotriz inducida. El Transformador
AbstractConocimiento del funcionamiento de un transformador como elevador y reductor de voltaje.
Transformador
Introducción
V1,N1 V2,N2
dtdNV
dtdNV
φ−=
φ−=
11
22
12
12 NNVV =
28
12
12 NNVV =
120 130 140 150 160 170 180 190 20060
65
70
75
80
85
90V
2(vo
ltios
)
V1(voltios)
N2/N1=0.5
V2=V1*0.5
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5. Ciclo de Histéresis
AbstractObtención y caracterización del cilo de histéresis de un material ferromagnético.
Introducción
χ<0 diamagnéticoχ>0 paramagnéticoχ>>0 ferromagnético (dominios, Temperatura de Curie)
MBHHHB
HMχχ+
µ=⎭⎬⎫
µ=χµ+µ=χ= 1
000
30
31
N1 N2
R2
C
R1
N Sección
CRV N Sección
B N Sección B
RVH InH
C2
1R1
LN
22
22
2
111
=φ
==φ
==
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