BOBINAS DE HELMHOLTZHELMHOLTZ COILSDaza Sebastin (20101135028), Parra Camilo (20101135046), Cspedes Cesar (20101135018).Universidad Distrital Francisco Jos de CaldasRecibido por: Manuel FloresResumenEn bsqueda de determinar la constante de permitividad y la componente horizontal del campo magntico terrestre que se produce a partir de una bobina circular conocida con el nombre de Bobinas de Helmholtz.Palabras claves: campo magntico, bobina, constante de permitividad.Abstract

In determining search constant permittivity and the horizontal component of Earth's magnetic field that is produced from a circular coil known as Helmholtz coils.Keywords: magnetic field, coil, permittivity constant.

INTRODUCCINMuchos historiadores creen que la brjula que usaba una aguja magntica, se utilizo en China por primera vez en el siglo XIII a. C., y que su invencin es de origen rabe o hind. Los antiguos griegos tenan conocimiento del magnetismo desde el ao 8000 a.C., ellos descubrieron que ciertas piedras, conocidas ahora como magnetita, tenan la propiedad de atraer pedazos de hierro. La leyenda atribuye el nombre de magnetita ya que al pastor Magnes se le clavaron los clavos de sus zapatos y la punta de su bastn en un campo magntico mientras pasaba su rebao.El campo magntico es una propiedad del espacio por la cual una carga elctrica puntual de valor q que se desplaza a una velocidad, sufre los efectos de una fuerza perpendicular y proporcional a la velocidad, y a una propiedad del campo, llamada: induccin magntica, en ese punto:

F= qv x B

La existencia de un campo magntico se pone en evidencia por la propiedad localizada en el espacio de orientar un magnetmetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brjula, que pone en evidencia la existencia de un campo magntico terrestre puede ser considerada un magnetmetro.

Un campo magntico tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas es una corriente elctrica de conveccin, que da lugar a un campo magntico esttico. Por otro lado una corriente de desplazamiento origina un campo magntico variante en el tiempo, incluso aunque ella sea estacionaria. La relacin entre el campo magntico y una corriente elctrica esta dada por la ley de Ampere. El caso ms general, que incluye a la corriente de desplazamiento lo da la ley de Ampere-Maxwell.

La inexistencia de cargas magnticas lleva a que el campo magntico es un campo solenoidal lo que lleva a que localmente puede ser derivado de un potencial vector A, es decir:

B= V X AA su vez este potencial vector puede ser relacionado con el vector densidad de corriente mediante la relacin:

A= j

La constante dielctrica o permitividad es cuya constante describe como un campo elctrico afecta y es afectado por un medio. La permitividad esta relacionada por la capacidad que tiene un material de polarizarse ante un campo elctrico y de esa forma anular el campo interno del material. Generalmente puede no considerarse como una constante ya que puede variar con la posicin en el medio, la frecuencia del campo aplicado, la humedad o la temperatura, entre otros parmetros. En un medio no lineal, la permitividad puede depender de la magnitud del campo elctrico.Las bobinas de Helmholtz consisten en dos bobinas circulares de radio R y separadas por una distancia igual a su radio. Si ambas espiras tienen un nmero de arrollamiento igual a N y por ambas espiras circula una corriente I (en el mismo sentido), se tiene que el campo magntico en el centro de las espiras es constante dentro de un volumen de R3. El campo magntico dentro de la espira viene dado por:

Dado un circuito cerrado recorrido por una corriente continua I, el campo magntico que crea viene dado por la expresin:

Que constituye la ley de Ampere-Laplace o de Biot-Savart. El campo magntico creado por una espira circular en un punto cualquiera es difcil de calcular, pero si consideramos solamente puntos sobre su eje de simetra el clculo es sencillo, obtenindose:

En funcin del momento magntico de la espira:

MATERIALES- Una bobina- Un Multimetro- Una fuente de corriente- Una brjula- Teslametro- Cables de conexinMETODOLOGA

FIG. 1. Montaje experimental de las bobinas de Helmholtz.PROCEDIMIENTO-Con el Multimetro medir la resistencia de la bobina.-Realizar el montaje correspondiente, conectando la fuente y el ampermetro a las espiras de la bobina, y colocando dos trozos de madera en el centro de ambas bobina.-Nivele y centre la brjula en el centro de las bobinas.

-Encender la fuente y el ampermetro (en la escala correspondiente), aumente poco a poco la corriente de forma simultanea al incremento de la corriente, observe la deflexin que experimenta la aguja de la brjula.-Observando que la aguja se orienta en la direccin del campo magntico resultante de los dos campos: el que produce la bobina y el que produce la tierra.

-Finalmente realice los clculos y graficas correspondiente.

MANEJO DE TABLASCORRIENTE I (A)CAMPO MAGNETICO B (T)

0,0000530,00001

0,0000610,00002

0,0000720,00003

0,0001320,00004

0,0001530,00005

0,0001710,00006

0,0001950,00007

0,0002370,00008

0,0002640,00009

0.0003920,00011

0,0004560,00012

0,0004670,00013

0,0004910,00014

0,0005190,00015

0,0005420,00016

0,0005710,00017

0,0008520,00018

Tab N 1: datos obtenidos durante la prctica del campo magntico variando la corriente. CORRIENTE (mA)NGULO ()CAMPO MAGNETICO B (mT)

7,2200,03

13,2400,04

19,5500,07

25,4600,09

45,6770,12

70,3870,17

Tab N 2: datos obtenidos durante la prctica del campo magntico variando la corriente para observar que ocurre con el ngulo donde la brjula seala.

MANEJO DE GRAFICAS

Fig N1: montaje de la prctica en la cual se mide el campo magntico.

Fig N2: montaje de la prctica en la cual se mide el ngulo formado en la brjula.

Fig N3: Grafica obtenida con los datos de la Fig N1.ANALISIS DE IMGENESEn las figuras N1 y N2 se puede observar los montajes realizados para cada ejercicio de la practica y en la Fig N3 se observa la grafica realizada con los datos de la Tab N1 en la cual su pendiente da como resultado la constante de permitividad elctrica, el cual era el segundo objetivo de esta prctica. PRIMERA PRCTICA DEL IMAN

ONDA TANGENCIAL

19,8 -19,8

ONDA ABSIAL

19,4 -19,4

En esta parte de la prctica se puede ver que la direccin del campo magntico es la misma pero con signo contrario en las dos direcciones, tambin se puede observar que el norte magntico corresponde al sur terrestre y por tanto en sur terrestre corresponde al norte magntico.CONCLUSIONES- El campo magntico terrestre y el que produce la bobina es perpendicular entre si.

- Con los datos obtenidos nos pudimos dar cuenta que sin importar el voltaje suministrado, mientras mas lejos se encuentre el teslametro de la bobina, menor es la intensidad del campo.

MANEJO DE REFERENCIAS- F. Gascn, A. Bayn, R. Medina, M.A. Porras, F. Salazar, Electricidad y Magnetismo, Ed. Pearson Educacin, S.A.,

Madrid 2004.- P. A. Tipler. FSICA (2 Vol.). Editorial Revert 1994-http://fiuadylab2.blogspot.com/2010/02/bobina-de-helmholtz.html (24/06/12)- http://www.fisica.uson.mx/manuales/electro/electro-lab09.pdf (24/06/12)