INFORME 8: CAMPO MAGNETICO DE UN SOLENOIDE

Andrés Felipe Cano LarrahondoMaría Alejandra VásquezJohn Anderson Torres M.

ResumenEste informe muestra la comparación entre los valores teóricos y experimentales en el

interior y exterior de los solenoides junto con las características de los campos magnéticos en el interior de los mismos.

1. Introducción

En este informe se realizara una comparación entre los datos teóricos y experimentales tanto dentro como fuera de un solenoide describiendo las características del campo producido en estos dos puntos.

2. Cuestionario

1. Comparar los valores experimentales y teóricos de los campos magnéticos en el interior y exterior de los solenoides

2. Determinar la dirección de los campos magnéticos en el interior de los solenoides.

3. Explicar las características de la magnitud de los campos magnéticos en el interior de los solenoides.

4. Calcular la permeabilidad magnética de cada uno de los solenoides.

DESARROLLO

1. Para encontrar los valores experimentales y teóricos de los campos magnéticos en el interior y exterior de los solenoides se usaron un solenoide circular y uno cuadrado como se muestra en la siguiente figura:

Figura 1.Solenoides

Ángulos desviación

Campo Magnético (T)

Corrientes

Circular

Cuadrado

Circular

Cuadrado

59mA 9 8 1,58E-05

1,41E-05

80mA 13 12 2,31E-05

2,13E-05

120mA 20 28 3,64E-05

3,25E-05

Tabla 1. Valores Experimentales

Campo MagnéticoCorrientes Circular Cuadrado

59mA 2,11E-05  1,66E-05

80mA 2,87E-05 2,26E-05120mA 4.31E-05  3,39E-05

Tabla 2. Valores Teóricos.

Cómo se puede observar en la Tabla 1 y 2, los datos experimentales se acercan a los teóricos, a continuación se muestra una tabla con los errores correspondientes:

Teórico Exp.,I Circular Circular Error

59mA 2,11E-05 1,58E-05 25,11%80mA 2,87E-05 2,31E-05 19,51%120m

A 4.31E-05 3,64E-05 15,54%

Teórico Exp.

ICuadrad

oCuadrad

o Error59mA 1,66E-05 1,58E-05 4,82%80mA 2,26E-05 2,31E-05 2,21%120m

A 3,39E-05 3,64E-05 7,37%

2.

Figura 2. Líneas de Campo Magnético producidas por la corriente en un

solenoide

Como se puede apreciar en la Figura 2, la dirección del Campo dentro del solenoide coincide con la del momento magnético vectorial del solenoide, es decir cumple la regla de la mano derecha, de manera que el pulgar apunta en la dirección axial. Esto lo probamos experimentalmente sabiendo de antemano la dirección de circulación de la corriente a través del solenoide para aplicar la regla de la mano derecha.

3. Para un Solenoide Circular, el campo magnético en su interior es mayor que en un punto en uno de sus lados, pues en uno de sus lados el campo es inversamente proporcional a dos veces la longitud del mismo, mientras que en su interior es inversamente proporcional a 1/L. Además, Las líneas de campo cerca del centro del solenoide son aproximadamente paralelas, lo que indica un campo casi uniforme; afuera del solenoide, las líneas de campo están dispersas, y el campo magnético es débil. Si el solenoide es muy largo en comparación con el diámetro de su sección transversal y las bobinas tienen un devanado compacto, el campo interno cerca del punto medio de la longitud del solenoide es casi uniforme en toda la sección transversal y paralelo al eje, y el campo externo cerca del punto medio es muy pequeño.

En cuanto a un solenoide cuadrado, el campo magnético en sus esquinas esta distorsionado pues en esos puntos hay un doblez donde las líneas de campo presentan un comportamiento anormal y este es inversamente proporcional a R, donde R es el radio del Solenoide.

Figura 3. Líneas de Campo de un solenoide cuadrado

Además Para hallar el campo magnético en el centro de un solenoide circular se usó:

β=µ0∈¿ L

En un punto en uno de sus lados:

β=µ0∈¿2L

Para el solenoide cuadrado se usó:

β=2√2µ0∈¿πR

3. CONCLUSIONES

El campo magnético producido por un solenoide circular en su interior es mayor que el producido por uno de geometría cuadrada, donde el último, presenta distorsiones en las esquinas como se puede apreciar en la Figura 3.

Generalmente en un solenoide circular, la dirección de su campo magnético coincide con el vector momento magnético M, pues al

aplicar la regla de la mano derecha el pulgar apunta en la dirección axial.

La geometría juega un papel importante al generar campos magnéticos para usos industriales, un solenoide circular produce líneas de campo más homogéneas que uno cuadrado, por la tanto es más factible encontrar solenoides circulares en la Industria.