• Author / Uploaded
• Almir Cayon Mayta Gamarra

Citation preview

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA CURSO BÁSICO ÁREA DE FÍSICA

UNIVERSITARIO

:

Julio Cesar Copana Paucara

CARRERA

:

Ing. Civil

DOCENTE

:

Ing. René Vásquez Tambo

GRUPO

:

“G”

AUXILIAR

:

Univ. Wilber Villca

FECHA REALIZACIÓN

:

22 de Septiembre de 2010

FECHA ENTREGA

:

29 de Septiembre de 2010

LA PAZ – BOLIVIA 2010 Laboratorio 4

1

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

El objetivo del presente laboratorio es Verificar la interacción de una brújula con el campo magnético terrestre y un campo magnético creado por una corriente eléctrica. Realizar un amperímetro muy básico. Determinar el campo magnético terrestre (componente horizontal) El procedimiento consistió en seguir los pasos de la guía de laboratorio, la cual indica lo siguiente: 

Montar el arreglo de la Figura 2 usando los terminales de la bobina que corresponden a 10 vueltas



En el medidor (usado como amperímetro de corriente continua) el selector de medida debe colocarse en la posición 20A y el selector DCA/ACA, en DCA.



La corriente i inicialmente debe ser nula; debiendo verificarse, en este caso, que el diámetro horizontal de la bobina esté en la dirección de la brújula.



Llenar la Tabla 1 de la Hoja de Datos aumentando sucesivamente la corriente i, de manera que las desviaciones de la brújula sean múltiplos de 10°. La corriente i no debe exceder 3.00 [A].

El anterior procedimiento se hizo para una bobina N = 10 vueltas y N = 15 vueltas, además de ello se calculo el campo magnético en La Paz, el cual posteriormente se

comparó

con

el

dato

proporcionado

de

una

fuente

(INSTITUTO

DE

INVESTIGACIONES FÍSICAS UMSA) con un porcentaje de diferencia. Los datos en tablas y su tratamiento son los siguientes

Laboratorio 4

2

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

TABLA 1

Galvanómetro Tangente

-5

φ [ º]

tan (φ)

i [ A]

0

0

0.00

BT = 5x10 [T] -7 μo= 4πx10 [T·m] D = 0.2047 [m]

10

0.1763

0.05

N = 10 [vueltas]

20

0.3639

0.10

30

0.5774

0.16

40

0.8391

0.24

50

1.1918

0.36

60

1.7321

0.52

70

2.7475

0.86

80

5.6713

1.74

Regresión lineal y=A+Bx A ≈ 0 ; tan φ = x ; B = K

k teórico  0.329  A  k exp erimental  0.30935  A 

Cálculo del K teórico; donde BT es el valor del

i  -0.00934 + 0.30935  tanφ

campo magnético terrestre, y μo es el valor de % diferencia 

la permeabilidad del medio k

5 BT D 510  0.2047  T  m     0.329 A  4π 107 10  T  m  μo N    A 

φ [ º]

tan (φ)

i [ A]

0

0

0.00

N = 15 [vueltas]

10

0.1763

0.04

20

0.3639

0.08

30

0.5774

0.12

40

0.8391

0.19

50

1.1918

0.29

60

1.7321

0.45

k teórico  0.329  A 

70

2.7475

0.83

80

5.6713

???

k exp erimental  0.29904  A 

 100%

0,30935  0,329  100% 0,329

% diferencia  5,96 %

Regresión lineal y=A+Bx A ≈ 0 ; tan φ = x ; B = K

Cálculo del K teórico; donde BT es el valor del campo magnético terrestre, y μo es el valor de la permeabilidad del medio

Laboratorio 4

k teo

-5

BT = 5x10 [T] -7 μo= 4πx10 [T·m] D = 0.2047 [m]

TABLA 2

k

% diferencia 

k exp  k teo

5 BT D 510  0.2047  T  m     0.329 A  4π 107 10  T  m  μo N    A 

i  -0.03514 + 0.29904  tanφ % diferencia  % diferencia 

k exp  k teo k teo

 100%

0, 29904  0,329  100% 0,329

% diferencia  8,12 %

3

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

Para terminar las conclusiones se basan en la justificación del porque los porcentajes de diferencia ya sean altos o bajos de la siguiente manera: Los porcentajes de diferencia obtenidos son relativamente buenos y se encuentran en el intervalo proporcionado por el Ing. René Vásquez, entonces dicho lo anterior estos errores se justifican más con el trabajo del operador que por el estado de los materiales de trabajo. Un ejemplo claro a mencionar es la observación del ángulo a través de la brújula, esto sin duda alguna fue el factor que más influyó en la obtención de dichos porcentajes de diferencia. Se pudieron haber cometido errores de mala acomodación de la fuente de voltaje puesto que era dificultoso manejar el generador de corriente. Algunos cables en sus extremos estaban dañados, lo que dificultó la conexión entre los mismos la bobina del experimento (ver Figura 2 de MARCO TEÓRICO). Por último estas consecuencias del observador y del equipo trajeron claramente un error en la obtención de la CURVA DE MEJOR AJUSTE para cada una de las relaciones, que igualmente son aceptables por la condición del equipo y del estado de trabajo. En esta última parte se puede concluir, en forma general, que se cometieron errores sistemáticos, debido a los errores de mi persona o mi compañero. También se cometió errores casuales, aleatorios o fortuitos, pues estos no se pueden controlar ni conocer con anticipación como por ejemplo el calentamiento del equipo, etc.

Laboratorio 4

4

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

1.1. OBJETIVO GENERAL



Verificar la interacción de una brújula con el campo magnético terrestre y un campo magnético creado por una corriente eléctrica

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS



Realizar un amperímetro muy básico.



Determinar el campo magnético terrestre (componente horizontal)



Complementar los conocimientos teóricos proporcionados por la guía, mediante una realización práctica en laboratorio.

Laboratorio 4

5

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

El laboratorio a realizarse es una práctica importante pues en esta se explicarán diferencias importantes entre un galvanómetro, amperímetro, voltímetro, en general medidores eléctricos y sus relaciones, esto como argumento principal. Además nos permitirá absolver dudas sobre diferentes medidores eléctricos que se utilizan en la industria eléctrica y electrónica para hacer medidas eléctricas. Este

experimento

será

importante

porque

nos

permitirá

entender

que

el

galvanómetro es el componente principal en los medidores analógicos para medir la corriente y el voltaje, es decir el amperímetro y el voltímetro en la cual también existen limitaciones en cuanto su uso (VER SECCIÓN 5 Y 12) Por otra parte nos mostrará que el campo magnético y la fuerza magnética tienen aplicaciones importantísimas para la física y otras áreas de ciencia con la cual se facilitan muchas tareas que al humano le parecían dificultosas. Entonces por lo mencionado anteriormente el laboratorio también es importante porque se complementarán los conocimientos obtenidos en teoría de una manera práctica realizando tal experimento.

Laboratorio 4

6

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

Los galvanómetros son los instrumentos principales para detectar el paso de una corriente eléctrica y para medir su intensidad.

Por lo tanto en los galvanómetros de imán móvil se aprovecha el par de fuerzas que ejerce la corriente estudiada sobre un pequeño imán móvil. Y En los galvanómetros de cuadro móvil se utiliza la acción de un imán fijo sobre una bobina móvil recorrida por una corriente desconocida.

Dicho en la anterior sección los galvanómetros funcionan mediante dos redes móviles, uno de ellos es el imán y el otro es la bobina. El experimento “galvanómetro tangente” utilizará la red de la bobina, el cual está constituida por una bobina de alambre montada de tal manera que puede girar libremente alrededor de un pivote en un campo magnético producido por un imán. En consecuencia la deflexión de la aguja será proporcional a la corriente en el galvanómetro, que deberá obedecer la ecuación:

i

Laboratorio 4

BT  D  tan φ μo  N

7

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

Las variables a calcularse en laboratorio son las siguientes:

Nº

VARIABLES

SIGNIFICADO

1

B

Campo magnético de inducción

2

BT

Campo magnético terrestre

3

BR

Campo magnético resultante

4

φ

Ángulo entre BT y BR

5

μo

permeabilidad magnética

6

D

diámetro de la bobina

7

N

número de vueltas en la bobina

Donde:

B  BT  tan φ

Laboratorio 4

B

μ o Ni D

i

BT  D  tan φ μo  N

8

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

En el presente laboratorio existieron las siguientes limitaciones: No hubo suficientes dispositivos (ver figura 2 del marco teórico) con el que se pudiera manipular eficazmente cada una de las partes de dicho arreglo. Por otra parte el galvanómetro que se realizó era para medir corrientes eléctricas es decir: 1) Solo se realizó un amperímetro analógico. 2) No se pudo realizar un voltímetro analógico 3) al realizar el experimento se limitó el uso de la corriente a no mayores de 3 A 4) Muchos factores como la tenencia del equipo adecuado limitaron al experimento solo a validar y hallar la ecuación (5) (ver marco teórico) Por lo mencionado anteriormente los alcances nos llevaron a mostrar la relación:

i

BT  D  tan φ μo  N

Con i y su relación con φ . Pero sin perder la importancia que esta clase de experimentación nos trajo en cuanto a la esencia de los medidores eléctricos “el galvanómetro tangente”

Laboratorio 4

9

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

Una brújula se orienta según la dirección del campo magnético existente en el lugar donde

se

encuentre.

Lejos

de

campos

magnéticos

creados

por

imanes

permanentes o por corrientes eléctricas, la brújula se orientará según la dirección del campo magnético terrestre.

Figura 1 En la Figura 1 se presenta una situación particular: una brújula está colocada en un punto donde existe un campo magnético de inducción B, perpendicular al campo magnético terrestre, BT. La brújula queda orientada en la dirección de la inducción magnética resultante, BR; entonces puede escribirse:

tan φ 

B BT

…………………………(1)

De donde

B  BT tan φ

………………........(2)

En la Figura 2 se muestra un arreglo práctico en el que el campo magnético de inducción B es el existente en el centro de la bobina circular al ser recorrida por la

Laboratorio 4

10

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

corriente i; esta corriente es generada por la fuente de voltaje DC y puede leerse en el medidor.

Figura 2 La bobina está orientada de manera que, en ausencia de corriente, su diámetro horizontal está en la dirección de la brújula (de esta manera B es perpendicular a B T. Con la corriente i circulando por la bobina, el módulo de la inducción magnética estará dado por

B

μ o Ni D

…………………..(3)

Donde N es el número de vueltas de la bobina y D, su diámetro. Igualalndo (2) y (3) resulta:

μ o Ni  BT tan φ D

………………..(4)

De donde puede escribirse:

i

BT D tan φ μo N ………………………(5)

Siendo k una constante dada por

k

BT D μo N

…………………….(6)

Lo anterior muestra que la corriente por la bobina es proporcional a la tangente del ángulo de desviación de la brújula y que, si se conociera K, la combinación bobinabrújula de la Figura 2 podría usarse para medir corrientes; en virtud de ello, tal combinación se conoce como galvanómetro tangente.

Laboratorio 4

11

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

Los equipos y materiales que se utilizaron en el laboratorio son los siguientes:

Laboratorio 4

Nº

MATERIALES

CARACTERÍSITCA

1

Fuente (generador)

de corriente y voltaje

2

Brújula

–

3

Bobina

N vueltas

4

Reóstato

–

5

Conectores

–

6

Vernier

–

12

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

PROCEDIMIENTO

N = 10 (vueltas)

N = 15 (vueltas)

Montar el arreglo de la Figura 2 usando los terminales de la bobina que corresponden a 10 vueltas

Llenar la Tabla 2 en forma similar a la Tabla 1, pero usando los terminales de la bobina correspondientes a 15 vueltas.

En el medidor (usado como amperímetro de corriente continua) el selector de medida debe colocarse en la posición 20A y el selector DCA/ACA, en DCA.

Medir el diámetro de la bobina

La corriente i inicialmente debe ser nula; debiendo verificarse, en este caso, que el diámetro horizontal de la bobina esté en la dirección de la brújula.

Llenar la Tabla 1 de la Hoja de Datos aumentando sucesivamente la corriente i, de manera que las desviaciones de la brújula sean múltiplos de 10°. La corriente i no debe exceder 3.00 [A].

Laboratorio 4

13

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

1. En base a la Tabla 1 de la Hoja de Datos, elaborar una tabla 𝐭𝐚𝐧 𝝋 − 𝒊 . Mediante un análisis de regresión, determinar y dibujar la relación experimental 𝒊 = 𝒇 𝐭𝐚𝐧 𝝋 y,por comparación con la relación teórica, determinar el valor experimental de K La tabla de datos obtenida es:

TABLA 1

-5

Regresión lineal de la forma

BT = 5x10 [T] -7 μo= 4πx10 [T·m] D = 0.2047 [m] N = 10 [vueltas]

y=A+Bx

φ [º]

tan (φ)

i [A]

0

0

0.00

10

0.1763

0.05

20

0.3639

0.10

30

0.5774

0.16

40

0.8391

0.24

Cálculo del K teórico; donde BT es el valor del

50

1.1918

0.36

campo magnético terrestre, y μo es el valor de

60

1.7321

0.52

la permeabilidad del medio

70

2.7475

0.86

k

80

5.6713

1.74

Donde A ≈ 0 ; tan φ = x ; B = K

i  -0.00934 + 0.30935  tanφ

5 BT D 510  0.2047  T  m     0.329 A  4π 107 10  T  m  μo N    A 

Entonces calculemos la diferencia porcentual de las constantes “k” obtenidas % diferencia 

k teórico

 0.329  A 

k exp erimental  0.30935  A 

% diferencia 

k exp  k teo k teo

 100%

0,30935  0,329  100% 0,329

% diferencia  5,96 %

* NOTA: la gráfica de la regresión lineal se encuentra en la sección 10. GRÁFICAS

Laboratorio 4

14

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

2. Con el valor de k, calcular 𝝋 par los siguientes valores de i dados en amperios: 0, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2 y 5 Cumpliendo con lo pedido en la pregunta, tenemos la nueva ecuación

i  0.395  tanφ

 i  φ  arctan  0.395 

i [A]

φ [º]

0.0

0

0.1

14.21

0.2

26.85

0.5

51.69

1.0

68.45

2.0

78.83

5.0

85.48

3. En base a la Tabla 2 de la Hoja de Datos, elaborar una tabla 𝐭𝐚𝐧 𝝋 − 𝒊 . Mediante un análisis de regresión, determinar y dibujar la relación experimental 𝒊 = 𝒇 𝐭𝐚𝐧 𝝋 y,por comparación con la relación teórica, determinar el valor experimental de K La tabla de datos obtenida es:

TABLA 1

Laboratorio 4

-5

BT = 5x10 [T] -7 μo= 4πx10 [T·m] D = 0.2047 [m] N = 15 [vueltas]

Regresión lineal de la forma y=A+Bx

φ [º]

tan (φ)

i [A]

0

0

0.00

10

0.1763

0.04

20

0.3639

0.08

30

0.5774

0.12

40

0.8391

0.19

Cálculo del K teórico; donde BT es el valor del

50

1.1918

0.29

campo magnético terrestre, y μo es el valor de

60

1.7321

0.45

la permeabilidad del medio

70

2.7475

0.83

k

80

5.6713

???

Donde A ≈ 0 ; tan φ = x ; B = K

i  -0.03514 + 0.29904  tanφ

5 BT D 510  0.2047  T  m     0.329 A  4π 107 10  T  m  μo N    A 

15

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

Entonces calculemos la diferencia porcentual de las constantes “k” obtenidas % diferencia 

k teórico  0.329  A  k exp erimental  0.29904  A 

% diferencia 

k exp  k teo k teo

 100%

0, 29904  0,329  100% 0,329

% diferencia  8,12 %

* NOTA: la gráfica de la regresión lineal se encuentra en la sección 10. GRÁFICAS 4. Con el valor de k, calcular 𝝋 par los siguientes valores de i dados en amperios: 0, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2 y 5 Cumpliendo con lo pedido en la pregunta, tenemos la nueva ecuación

i  0.299  tanφ

 i  φ  arctan  0.299 

i [A]

φ [º]

0.0

0

0.1

18.49

0.2

33.78

0.5

59.12

1.0

73.35

2.0

81.49

5.0

86.58

5. Para los dos valores de K obtenidos anteriormente, calcular BT con la ecuación (6) Calcular el promedio de los valores obtenidos y comparar el resultado con el valor de BT en La Paz, obtenido de alguna fuente especializada (indicar fuente) Los valores de k obtenidos son los siguientes:

El valor de B en La Paz proporcionado por el INSTITUTO DE INVESTIGACIONES FÍSICAS UMSA es:

K = 0.30935 [A] K = 0.29904 [A]

Laboratorio 4

-5

K = 0.3042 [A]

B = 2.51x10 [T]

16

Facultad de Ingeniería- UMSA

k

BT D μo N

Laboratorio FIS – 200

BT 

k  μo  N D

Galvanómetro Tangente

0.3042  4π 107 12.5  T  m     2.42 105  T   m  0.2047

Entonces calculemos el porcentaje de diferencia

Bteórico  2.51  10

5

T 

Bexp erimental  2.42  105 T 

% diferencia  % diferencia 

Bexp  Bteo k teo

 100%

2.42  105  2.51  105  100% 2.51  105

% diferencia  8,51 %

Laboratorio 4

17

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio 4

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

18

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio 4

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

19

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

1. Deducir la expresión de i en función de 𝝋 para el caso en que el ángulo entre BT y B, llámese 𝜶, sea menor que 90º. Se podría seguir considerando el arreglo correspondiente como un galvanómetro tangente?

-  -2 BT cosα  ±  -2 B T cosα  - 4 B T 2 - BR2  2

B=

 -2 BT cosα - 4 BT 2 - BR2  2

BR

BT

2

B = BT cosα ±

4

B = BT cosα ± BT 2 cos2 α - B T 2 + BR2

𝛼

𝜑

B

B = BT cosα ± BT 2 cos2 α -1 + BR2 B = BT cosα ± BT 2 sin2 α + BR2

pero BR = kB T

B = BT cosα ± BT 2 sin2 α + k 2 

BR 2  BT 2  B2  2 BT B cos α

B = BT cosα ± BT sin2 α + k 2

B2  2 BT B cos α  BT 2  BR 2  0

B = BT cosα ± sin2 α + k 2 

pero α = 2φ

B = BT cos2φ ± sin2 2φ + k 2  Ahora el módulo de la inducción magnética producida por la bobina será B =

uoNi D

uoNi = BT cos2φ ± sin2 2φ + k 2  D

i=

BT  D cos2φ ± sin2 2φ + k2  uoN

En cuanto a la denominación de esta última formula el arreglo que se hiciese en laboratorio ya no dependería de la función tangente sino de la función coseno y seno. Por lo tanto ya no se denominaría galvanómetro tangente.

Laboratorio 4

20

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

2. Para un galvanómetro tangente, indicar el valor de la corriente que sería necesaria para que la brújula se desvíe 90°. Bueno, obedeciendo la ecuación (5) del marco teórico nos damos cuenta que el valor de la corriente necesaria para que la brújula se desvíe 90° debe tender al infinito puesto que el valor de la tangente en 90° es indeterminado. i

BT D tan φ μo N

i  k  tan φ i  k  tan 90 i

3. En relación con el campo magnético terrestre: ¿Qué es la declinación magnética?, ¿Qué es la inclinación magnética? La declinación magnética en un punto de la tierra es el ángulo comprendido entre el norte magnético local y el norte verdadero (o norte geográfico). En otras palabras, es la diferencia entre el norte geográfico y el indicado por una brújula (el denominado también norte magnético). La inclinación magnética, es una propiedad del campo magnético terrestre que señala el centro de la Tierra. Es cero en el ecuador y de 90º en el polo magnético. 4. Si no existieran otros campos magnéticos ¿Cambiarían los resultados si el experimento se realizara en otro punto del globo terrestre?. Explicar El campo magnético terrestre presente en la Tierra no es equivalente a un dipolo magnético con el polo S magnético próximo al Polo Norte geográfico, y, con el polo N de campo magnético cerca del Polo Sur geográfico, sino más bien presenta otro tipo especial de magnetismo. Es un fenómeno natural originado por los movimientos de metales líquidos en el núcleo del planeta y está presente en la Tierra y en otros cuerpos celestes como el Sol. Además como mencionamos en la anterior pregunta la inclinación y la declinación magnética varían de acuerdo a la posición en el globo terrestre. Por lo mencionado anteriormente al respuesta a esta pregunta sería que sí los resultados cambiarían si esto se hiciese en otro punto del planeta.

Laboratorio 4

21

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

5. Si no existieran otros campos magnéticos ¿podría realizarse el experimento en cualquier otro punto del globo terrestre sin ningún problema? Explicar. En esta parte, podemos mencionar que de acuerdo a lo mencionado en la anterior respuesta la respuesta sería que NO puesto que en los polos magnéticos y (sus polos geográficos) las líneas de inducción magnética son perpendiculares a estos lugares, teniendo así una incertidumbre de donde podría apuntar la aguja de la brújula. Con esto se está mencionando que en cualquier punto del globo terrestre que esté más próximo al ecuador se podrá realizar con mayor eficacia el experimento.

Laboratorio 4

22

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

Después de haber realizado el laboratorio Nº 4 GALVANÓMETRO TANGENTE, puedo concluir que cuando se trata de medir la magnitud de algún elemento relacionado a la electricidad, debemos recurrir a óhmetros, voltímetros, amperímetros, etc. Pero en este laboratorio me di cuenta que todos ellos son simplemente un modelo mejorado de lo que se realizó en laboratorio un galvanómetro. Por otra parte en este laboratorio defino que un galvanómetro es un instrumento que se usa para detectar y medir la corriente eléctrica. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina. Además que este equipo se presenta en dos formas: uno de imán móvil: En un galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que se encuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente que tratamos de medir y que crea un campo magnético que, dependiendo del sentido de la misma, produce una atracción o repulsión del imán proporcional a la intensidad de dicha corriente. Y otro de cuadro móvil: En el galvanómetro de cuadro móvil ó bobina móvil, el efecto es similar, difiriendo únicamente en que en este caso la aguja indicadora está asociada a una pequeña bobina, por la que circula la corriente a medir y que se encuentra en el seno del campo magnético producido por un imán fijo.

Laboratorio 4

23

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

Por otra parte el experimento realizado en laboratorio trajo con ella una serie de aclaraciones respecto a la inclinación y declinación magnética y su relación con el funcionamiento de un galvanómetro, es decir, la corriente eléctrica se puede calcular a partir de:

i

BT D tan φ μo N

Donde su deducción se hizo en la sección MARCO TEÓRICO. Con lo que podemos dar conclusiones recónditas (mencionadas anteriormente) a los objetivos y la hipótesis. Las anteriores ecuaciones se pueden validar gracias a los resultados obtenidos en laboratorio (Ver TRATAMIENTO DE DATOS) Ahora en cuanto las conclusiones del tratamiento datos comento lo siguiente: Para N = 10 vueltas se obtuvo:

i  -0.00934 + 0.30935  tanφ k teórico  0.329  A  k exp erimental  0.30935  A  % diferencia  % diferencia 

k exp  k teo k teo

 100%

0,30935  0,329  100% 0,329

% diferencia  5,96 %

Y para N = 15 vueltas:

i  -0.03514 + 0.29904  tanφ k teórico  0.329  A  k exp erimental  0.29904  A  % diferencia  % diferencia 

k exp  k teo k teo

 100%

0, 29904  0,329  100% 0,329

% diferencia  8,12 %

Laboratorio 4

24

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

Los porcentajes de diferencia obtenidos son relativamente buenos y se encuentran en el intervalo proporcionado por el Ing. René Vásquez, entonces dicho lo anterior estos errores se justifican más con el trabajo del operador que por el estado de los materiales de trabajo. Un ejemplo claro a mencionar es la observación del ángulo a través de la brújula, esto sin duda alguna fue el factor que más influyó en la obtención de dichos porcentajes de diferencia. Se pudieron haber cometido errores de mala acomodación de la fuente de voltaje puesto que era dificultoso manejar el generador de corriente. Algunos cables en sus extremos estaban dañados, lo que dificultó la conexión entre los mismos la bobina del experimento (ver Figura 2 de MARCO TEÓRICO). Por último estas consecuencias del observador y del equipo trajeron claramente un error en la obtención de la CURVA DE MEJOR AJUSTE para cada una de las relaciones, que igualmente son aceptables por la condición del equipo y del estado de trabajo. En esta última parte se puede concluir, en forma general, que se cometieron errores sistemáticos, debido a los errores de mi persona o mi compañero. También se cometió errores casuales, aleatorios o fortuitos, pues estos no se pueden controlar ni conocer con anticipación como por ejemplo el calentamiento del equipo, etc.

Laboratorio 4

25

Facultad de Ingeniería- UMSA



Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

Soria R. Manuel, “Física Experimental, electricidad, magnetismo y óptica”, Sexta Edición - Universidad Mayor de San Andrés



Serway A. Raymond – Jewet W. John, “Física para ciencias e ingeniería con Física Moderna” Volumen II, Séptima Edición



H. Young – R. Freedman, Sears · Zemansky “Física Universitaria con Física Moderna” Volumen II, Decimosegunda Edición



Purcell E.M., “Electricidad y magnetismo” Segunda Edición, Texto universitario clásico para el estudio del magnetismo

Laboratorio 4



Microsoft Student 2010, “galvanómetro”, Microsoft Corporation, 2009



Microsoft Internet, “campo magnético terrestre”, google.

26

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

Medidores de corriente Los medidores eléctricos permiten determinar distintas magnitudes eléctricas. Dos de estos dispositivos son el amperímetro y el voltímetro, ambos variaciones del galvanómetro. En un galvanómetro, un imán crea un campo magnético que genera una fuerza medible cuando pasa corriente por una bobina cercana. El amperímetro desvía la corriente por una bobina a través de una derivación (ilustrada debajo del amperímetro) y mide la intensidad de la corriente que fluye por el circuito, al que se conecta en serie. El voltímetro, en cambio, se conecta en paralelo y permite medir diferencias de potencial. Para que la corriente que pase por él sea mínima, la resistencia del voltímetro (indicada por la línea quebrada situada debajo) tiene que ser muy alta, al contrario que en el amperímetro.

Laboratorio 4

27

Facultad de Ingeniería- UMSA

Laboratorio FIS – 200

Galvanómetro Tangente

Origen del Galvanómetro El primer galvanómetro de iman móvil tenía la desventaja de ser afectado por cualquier imán u objeto de hierro colocado en su cercanía, y la desviación de su aguja no era proporcionalmente lineal a la corriente. En 1882, Jacques-Arsène d'Arsonval desarrolló un dispositivo con un imán estático permanente y una bobina de alambre en movimiento, suspendida por resortes en espiral. El campo magnético concentrado y la delicada suspensión hacían de éste un instrumento sensible que podía ser montado en cualquier posición. En 1888, Edward Weston desarrolló una forma comercial de este instrumento, que se convirtió en un componente estándar en los equipos eléctricos. Este diseño es casi universalmente utilizado en medidores de veleta móvil actualmente.

Materiales de Laboratorio

Laboratorio 4

28

Facultad de Ingeniería- UMSA

Galvanómetro Tangente

RESUMEN EJECUTIVO

3

1

6

OBJETIVOS -

Laboratorio 4

Laboratorio FIS – 200

Objetivo General Objetivos Específicos

2

JUSTIFICACIÓN

7

3

HIPÓTESIS

8

4

VARIABLES

9

5

LÍMITES Y ALCANCES

10

6

MARCO TEÓRICO

11

7

EQUIPOS Y MATERIALES

13

8

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

14

9

TRATAMIENTO DE DATOS

15

10

GRÁFICAS

19

11

CUESTIONARIO

21

12

CONCLUSIONES

24

13

BIBLIOGRAFÍA

27

14

ANEXOS

28

HOJA DE DATOS

29

29