GALVANMETRO TANGENTE
FAC. DE INGENIERIA UMSA GALVANMETRO TANGENTE
GALVANMETRO TANGENTE1. OBJETIVO GENERAL
Verificar la interaccin de una brjula con el campo magntico
terrestre y un campo magntico creado por una corriente elctrica.
Realizar un ampermetro muy bsico. Determinar el campo magntico
terrestre (componente horizontal).2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Comprobar la interaccin de una brjula con el campo magntico
terrestre. Comprobar que la corriente genera un campo magntico
inducido, a travs de la bobina, mediante la interaccin con la
brjula.
Comprobar que la aguja de la brjula gira en sentido opuesto a
las agujas del reloj, cuando se cambia del sentido de polaridad de
la fuente al ingresar a la bobina.3. FUNDAMENTO TEORICO
La declinacin magntica es el ngulo formado entre la meridiana
geogrfica (o norte geogrfico) y la meridiana magntica (o norte
magntico). Cuando ese ngulo se presenta al oeste del norte
geogrfico, se habla de declinacin oeste y en el caso opuesto se
habla de declinacin este.
Dado el carcter dinmico del campo magntico terrestre, la
declinacin tambin es voluble, y para un mismo lugar la declinacin
medida en una fecha es distinta a la medida en otra fecha distinta,
pese a tratarse del mismo punto de la superficie terrestre. Esta
variacin se mide en una tasa anual, que establece en qu magnitud
angular la declinacin variar y en qu sentido ser el giro (hacia el
este o el oeste).
Significa esto que el norte no es un nico norte? Significa que
existen varios tipos de norte? En efecto, existen varios tipos de
norte, segn el criterio elegido para su establecimiento.
TIPOS DE NORTE Y DECLINACIN MAGNTICA
En cualquier punto de la superficie terrestre si sostenemos una
brjula nos dar una direccin de la orientacin de su norte. Ese norte
es el norte magntico y est determinado por el campo magntico
terrestre que hace que la aguja imantada se alinee con l. Sin
embargo, el norte magntico no coincide con el norte verdadero
(tambin llamado norte geogrfico), esa diferencia angular entre
norte geogrfico y norte magntico es lo que conocemos como
declinacin magntica. Pero esto no es todo. Como la declinacin
magntica es cambiante en el tiempo, el norte magntico es distinto
para cada fecha y vara histricamente. Eso implica que para un mismo
punto, tenemos mltiples nortes magnticos en funcin de la fecha de
medicin elegida. Por eso es muy importante que cuando hablamos de
declinacin magntica o de mapas magnticos conozcamos muy bien la
fecha de referencia de la medicin o mediciones.
A la declinacin magntica se la suele denominar con la letra
griega delta, a la convergencia de cuadrcula con la letra omega (o
con la theta), y a la diferencia entre el norte magntico y la
convergencia de cuadrcula se la suele denominar delta prima.
La declinacin magntica
en la actualidad es de 11.
Una brjula se orienta segn la direccin del campo magntico
existente en el lugar donde se encuentre. Lejos de campos magnticos
creados por imanes permanentes o por corrientes elctricas, la
brjula se orientar segn la direccin del campo magntico
terrestre.
En la Figura 1. se muestra una situacin particular: una brjula
est colocada en un punto donde existe un campo magntico de induccin
B, perpendicular al campo magntico terrestre, BT. La brjula queda
orientada en la direccin de la induccin magntica resultante, BR,
entonces puede escribirse:
Donde:
En la Figura 2. se muestra un arreglo prctico en el que el campo
magntico de induccin B, es el existente en el centro de la bobina
circular al ser recorrida por la corriente i; esta corriente es
generada por la fuente de voltaje DC y puede leerse en el
medidor.
La bobina est orientada de manera que, en ausencia de corriente,
su dimetro horizontal est en la direccin de la brjula (de esta
manera B es perpendicular a BT). Con la corriente i circulando por
la bobina, el mdulo de la induccin magntica, B, estar dado por:
donde N es el nmero de vueltas de la bobina y D, su dimetro.
Igualando (2) y (3) resulta:
donde puede escribirse:
Siendo K una constante:
Lo anterior muestra que la corriente por la bobina es
proporcional a la tangente del ngulo de desviacin de la brjula y
que, sise conociera K, la combinacin bobina-brjula de la Figura 2.
podra usarse para medir corrientes; en virtud de ello, tal
combinacin se conoce como galvanmetro tangente.4. EQUIPOS Y
MATERIALES Fuente de Tensin (corriente continua).
Voltmetro.
Una bobina con un nmero de 10 y 15 vueltas.
Restato.
Una brjula.
Cables de conexin.
5. SISTEMA DEL EXPERIMENTO
Sistema del experimento en 2D
6. PROCEDIMIENTO N = 10 (vueltas).
a) Montar el arreglo de la Figura, usando los terminales de la
bobina corresponden a 10 vueltas. En el medidor el selector de
medida debe colocarse en la posicin 20A y el selector DCA/ACA, en
DCA. La corriente i inicialmente debe ser nula; debiendo
verificarse, en este caso, que el dimetro horizontal de la bobina
est en la direccin de la brjula.b) Aumentar sucesivamente la
corriente i de manera que las desviaciones de la brjula sean
mltiplos de 10. Llenar la Tabla 1 de la hoja de datos. La corriente
i no deber exceder de 3[A]. N = 15 (vueltas).
c) De igual manera repetir todo lo anterior usando los
terminales de la bobina correspondientes a 15 vueltas y llenando la
Tabla 2.d) Medir el dimetro de la bobina.7. DATOSLos datos
obtenidos en la prctica de laboratorio fueron:N = 10 (vueltas)Tabla
1 [ ]i [A]
00
100,15
200,19
300,32
400,45
500,66
600,94
701,65
801,91
N = 15 (vueltas)
Tabla 2 [ ]i [A]
00
100,03
200,08
300,10
400,14
500,23
600,27
700,49
801.38
Dimetro de la bobina:D = 19,3 [cm]8. CALCULOS***Para N = 10
vueltas:
D = 19.3 [cm]i [A]00.150.190.320.450.660.941.651.91
[]01020304050607080
***Para N = 15 vueltas:
D = 19.3 [cm]
i [A]00.030.080.100.140.230.270.491.38
[]01020304050607080
El Campo Magntico en la ciudad de La Paz y la inclinacin
magntica en la ciudad de La Paz es aproximadamente 80 45:
El dato del campo magntico terrestre y de la inclinacin
magntica, en la ciudad de La Paz, fue proporcionado por el
departamento de Recursos Naturales del Instituto Geogrfico
Militar.
9. RESULTADOS
10. OBSERVACIONES
El fundamento de galvanmetro tangente, se puede utilizar,
simplemente para medir corrientes muy pequeas, debido a que se
utiliza de forma tangencial, adems cuando el ngulo se aproxime a
90, la corriente tiende a infinito, y el valor de est es
incierto.Los datos tomados, en ambos casos del procedimiento en
laboratorio, no sufrieron de errores groseros, por tal razn, los
factores de correlacin, de la regresin lineal, son prximos a la
unidad.
11. CONCLUSIONES
Se pudo verificar y comprobar el comportamiento de una brjula
con el Campo Magntico Terrestre y un Campo Magntico creado por una
corriente, se pudo observar detalladamente el comportamiento de
dicho fenmeno. De igual forma se pudo verificar y sobretodo validar
en base a la teora las diferentes relaciones de igualdad que estn
descritas en el experimento.
Una vez determinado el campo magntico terrestre en su componente
horizontal, en funcin del procedimiento de laboratorio, los
resultados obtenidos por el procedimiento realizado, no son
precisos a causa de la susceptibilidad de errores.
12. CUESTIONARIO
1. Deducir la expresin de i en funcin de ( para el caso en que
el ngulo entre BT y B, llmese (, sea menor que 90. Se podra seguir
considerando el arreglo correspondiente como un galvanmetro
tangente ?. Por qu ?.
R. Con el esquema de la Figura.
Por ley de cosenos tenemos:
(La solucin de esta ecuacin es:
Igualando esta expresin del campo con la del campo de induccin
tenemos:
Ya no se podra considerar el arreglo como un galvanmetro
tangente porque la funcin que relaciona la corriente con el ngulo
es el coseno, adems que se requiere determinar la magnitud del
campo magntico resultante entre el campo magntico terrestre, y el
campo de induccin de la bobina.
2. Para un galvanmetro tangente, indicar el valor de la
corriente que seria necesaria para que la brjula se desvi 90
R. La corriente necesaria para provocar una desviacin de la
aguja a 90, deber tender hacia infinito, ya que la funcin que
relaciona el ngulo y la corriente es una funcin tangencial, y la
funcin tangente no esta definida en 90.3. En relacin con el campo
magntico terrestre: Qu es la declinacin magntica? Qu es la
inclinacin magntica?4. Si no existieran otros campos magnticos,
Cambiaran los resultados si el experimento se realizara en otro
punto del globo terrestre? Por qu?R. Si cambiaran los resultados,
ya que en cada punto sobre la superficie terrestre la inclinacin
magntica es distinta, por lo tanto la componente horizontal que se
determina con el experimento ser proporcional a la inclinacin
magntica del lugar, exceptuando los polos.
5. Si no existiera otros campos magnticos, Podra realizarse el
experimento en cualquier punto del globo terrestre sin mayores
problemas? Por qu?R. El experimento se puede realizar en cualquier
punto del globo terrestre, con excepcin de los polos donde el campo
magntico es mximo y no tiene componente horizontal. Para cualquier
otro punto de la tierra se podra, solo que la constante K que
determinaramos, sera una equivalente a la componente horizontal del
campo magntico existente en el lugar donde se realiza el
experimento.
ANEXOS
B
BR
BT
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Figura 1.
BT
BR
B
FIS-200L - 12 -
_1347219276.unknown
_1347316024.unknown
_1347316078.unknown
_1347314642.unknown
_1347315007.unknown
_1347315195.unknown
_1347219301.unknown
_1347218956.unknown
_1347219213.unknown
_1347219257.unknown
_1347219104.unknown
_1236547648.unknown
_1236547662.unknown
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_1236547619.unknown
