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Laboratorio de Técnicas Experimentales II - 2º Física Laboratorio L2 - Electromagnetismo Práctica L2-2 Fuerza de Lorentz: La balanza de corriente. Objetivo

1. Medida de la interacción entre el campo magnético creado por la corriente eléctrica que circula por un conductor y el campo crado por un conjunto de imanes.

Material

Fuente de alimentación, multímetro digital, juego de imanes, cables, circuitos conductores de distinta longitud, balanza de precisión.

Fuerza de Lorentz: La balanza de corriente Introducción:

v en presencia de un campo magnético B , actúa sobre ella una fuerza F (fuerza de Lorentz) que viene dada por F = q (v × B ) .

Cuando una carga q se mueve a una velocidad

En un hilo conductor, la velocidad de los conductores de carga viene dada por la corriente eléctrica I que fluye por el hilo, q v = I L , donde L es la longitud del hilo. Así, un hilo conductor de longitud L por el que circula una corriente I experimenta una fuerza dada por

F = LI ×B .

Mediante la balanza de corriente se puede variar de forma independiente cada uno de los términos de la ecuación anterior (la longitud del hilo, la corriente, la intensidad de campo magnético y el ángulo que forman el hilo y el campo magnético) y medir la fuerza magnética resultante, pudiendo por tanto estudiar de forma completa la interacción entre un hilo por el que circula una corriente y un campo magnético.

I L

Figura 1: Esquema básico de utilización de la balanza de corriente.

α B Experimento: Utilizaremos la balanza de corriente para verificar la expresión anterior de la fuerza de Lorentz y para determinar el valor del campo magnético creado por un conjunto de imanes. Con el material necesario montar el circuito equivalente al mostrado en la figura 1. Realizar el montaje sin hacer circular corriente por el hilo. Ajustar correctamente la balanza: nos dará el peso del bloque de imanes. Hacer circular la corriente por el hilo: los imanes se verán atraidos o repelidos. Volver a ajustar correctamente la balanza: nos dará el nuevo “peso” del bloque de imanes. La diferencia de pesos será igual a la fuerza de interacción magnética.

1) Para un valor fijo de la corriente que circula por el hilo conductor, se tomarán medidas de la fuerza de interacción entre éste y los imanes, para las distintas logitudes disponibles del hilo. A partir de la representación de la fuerza de interacción en función de la longitud de hilo utilizada, se obtendrá el valor del campo magnético creado por el juego de imanes. 2) Elegir un circuito con hilo conductor (el más largo). Se tomarán medidas de la fuerza de interacción entre éste y los imanes, para distintos valores de la corriente que circula por el hilo. A partir de la representación de la fuerza de interacción en función de la corriente, se obtendrá el valor del campo magnético creado por el juego de imanes. Importante:

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La placa con el circuito por el que circulará la corriente debe colocarse entre los imanes, alineado con el eje longitudinal del bloque de imanes, y sin tocarlo en ningún momento. La corriente nunca debe ser mayor que 5 amperios.

Alumno: Grupo:

Laboratorio:

Fecha:

Informe previo : Prácticas L2-2 Fuerza de Lorentz: La balanza de corriente

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I L B

El bloque del dibujo representa a un imán que crea un campo de 5000 gauss. Tiene una masa de 100 gramos y una longitud de 10 cm. Entre sus polos se coloca un cable conductor por el que se puede hacer circular una corriente eléctrica. ¿Qué corriente debe circular por el cable si queremos que el imán quede suspendido al elevar el cable conductor? Si el cable conductor tiene una resistencia de 1 ohmio, ¿cuál es la potencia consumida para mantener suspendido el imán?

Alumno: Grupo:

Laboratorio:

Informe de Laboratorio : : Prácticas L2-2 Fuerza de Lorentz: La balanza de corriente 1) Gráfica para la determinación del campo creado por los imanes: Valor de corriente utilizado: Pendiente estimada:

Valor estimado de del campo creado por los imanes:

2) Gráfica para la determinación del campo creado por los imanes: Longitud del hilo de corriente utilizado: Pendiente estimada:

Valor estimado de del campo creado por los imanes:

Fecha: