Campo Magnetico de un Solenoide

Campo magnético generado por una corriente

Estefanía Becerra Sanabria
Email: sanabriae@uninorte.edu.co
Ingeniería Eléctrica

Inirida Carrillo Foliaco
Email: ifoliaco@uninorte.edu.co
Ingeniería Electrónica

Kerim Muvdi Muvdi
Email: jrmuvdi@uninorte.edu.co
Ingeniería Industrial

RESUMEN

En este informe estudiaremos el comportamiento del campo magnpetico en el interior de un solenoide, teniendo en cuenta la direccion y la magnitud de este. Se determinaran el número de vueltas del solenoide.

ABSTRACT

In this report we will study the behavior of magnpetico field inside a solenoid, taking into account the direction and magnitude of this. Indicates the number of turns of the solenoid.

INTRODUCCION

En el presente trabajo analizaremos como se comporta el campo magnetico en el interior de un solenoide y las relacion que tiene el campo magnetico con el numero de vueltas del solenoide. De esta experiencia se obtuvieron datos en forma de graficos que seran presentados mas adelante en este informe.

OBJETIVOS

GENERAL

• Determinar la relación entre el campo magnético en el centro de un solenoide muy largo y la intensidad de corriente que circula a través de él.

ESPECIFICOS

• Comparar los valores experimentales y teóricos del campo magnético.

• Determinar la dirección del campo magnético en el interior de un solenoide.

• Explicar las características de la magnitud del campo magnético en el interior de un solenoide.

MARCO TEORICO

• Solenoide

Un solenoide es definido como una bobina de forma cilíndrica que cuenta con un hilo de material conductor enrollada sobre si a fin de que, con el paso de la corriente eléctrica, se genere un intenso campo eléctrico. Cuando este campo magnético aparece comienza a operar como un imán.

La función principal de un solenoide es activar una válvula que lleva su mismo nombre, la válvula solenoide. Esta válvula opera de acuerdo a los pulsos eléctricos de su apertura y de su cierre.

Por lo general, este tipo de dispositivo se puede programar según ciertos horarios y dentro de sus usos más comunes se encuentran los sistemas de regulación hidráulica y neumática. Dentro de este último campo, es frecuente utilizarlo para permitir el flujo o realizar la detención de corrientes de alto amperaje en los motores de arranque. Debido a su funcionamiento, es posible encontrar solenoides en varias partes de un motor, no sólo en el motor de arranque.

Para hacer que uno de estos dispositivos cumpla sus funciones, es necesario aplica corriente positiva a uno de sus terminales. Se aplican cargas positivas y no negativas ya que esta última está aplicada en el momento en que se instala, en la tierra. En el único caso en que este principio no es aplicable, es para los motores de arranque. Estos motores son controlados por un interruptor, o switch, que impide que el vehículo comience a movilizarse a menos que éste se encuentre en neutro o en parking. Este interruptor está ubicado en la transmisión del vehículo y está conectado eléctricamente a fin de que se mueva junto al movimiento de la palanca de cambios.

Es importante mencionar que existen varios tipos de solenoide, por lo que es lógico que su instalación y conexión también varíe. No obstante, ya se trate de un solenoide u otro, y se le den usos diferentes, todos ellos operan bajo el mismo principio explicado con anterioridad.

• Campo Magnetico en el interior de un solenoide

Se denomina solenoide a un arrollamiento en forma de bobina. Por ejemplo: la espiral de un cuaderno, el resorte de un sofa o sillon, etc.

Un solenoide esta formado por un conjunto de espiras colocadas en serie.

Cuando por un solenoide circula corriente electrica se crea un campo magnetico. Para estudiarlo se atraviesa con el una lamina de carton o algun dielectrico y se espolvorean limaduras de hierro.

Al circular la corriente, golpeando suevemente la lamina se obtendra el espectro magnetico correspondiente, la bobina se comporta como in iman. Los polos del solenoide y en sentido de las lineas de fuerza del campo pueden establecerce por las reglas de las agujas del reloj o por la regla de maxwell o del tirabuzon como cuando se trata de una unica espira.

El sentido de las lineas de fuerza en el interior del solenoide es el avance de un tirabuzon que gira con el sentido de la corriente.

El polo sur del solenoide es aquel desde el cual se ve circular corriente con el mismo sentido en que se mueven las agujas del reloj.

Espectro originado por el solenoide.

Observando el espectro se pueden obtener las siguientes conclusiones:

• El campo magnetico en el interior del solenoide es mucho mas intenso que en el exterior pues es mayor la densidad de las lineas de fuerza dentro que fuera del solenoide.

• Las lineas de fuerza en el interior del solenoide son paralelas, lo que indica la uniformidad del campo magnetico dentro de las espiras.

• Las lineas de fuerza en el interior del solenoide se orientande sur a norte y en el exterior de norte a sur.

• De acuerdo con ello estas lineas son cerradas a difderencia de las correspondientes a los imanes, que son abiertas. Las nalogias entre solenoides e imanes son validas para es campo exterior.

• Existe una gran similitud entre el campo cerrado por espiras y solenoides y el de los imanes.

• Las espiras se atraen y se repelen como los imanes.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

En esta experiencia se mide el campo magnético dentro de un solenoide y se compara con el campo magnético teórico basándose en el valor de la intensidad de corriente que circula a través del solenoide.

Se utiliza el sensor de campo magnético para medir el campo magnético dentro del solenoide cilíndrico. Se utiliza el DataStudio para registrar y medir la intensidad el campo magnético en el interior del solenoide. Se compara el campo magnético medido dentro del solenoide con el campo magnético teórico calculado sobre la base de la intensidad y al número de espiras de alambre por unidad de longitud.

DATOS OBTENIDOS

ANALISIS DE RESULTADOS

Pregunta 1: Comparar las lecturas axial y radial del campo ¿qué dirección tiene el campo magnético en el interior del solenoide?

Rta: Dependiendo de hacia donde se enrolla la espira se obtiene una dirección distinta del campo, si se enrolla hacia la derecha en sentido antihorario el campo va hacia la izquierda, en caso contrario el campo va hacia la izquierda.

Pregunta 2: ¿Cómo es la magnitud del campo magnético en el interior del solenoide en relación a la posición?

Rta: La magnitud en el centro es máximo, y en los extremos de este mismo es la mitad, es decir, el campo magnético va disminuyendo a medida que se acerca a los extremos del solenoide. Alrededor del solenoide el campo es débil casi nulo.

Pregunta 3: ¿Qué relación existe entre la magnitud del campo magnético en el interior de un solenoide y la intensidad de la corriente que circula por ella?

Rta: La relacion que existe entre la magnitud y la intensidad es directamente proporcional entre el campo magnético dentro del solenoide y la intensidad de la corriente que circula por este.

Pregunta 4: ¿Qué relación existe entre la magnitud del campo magnético en el interior de un solenoide y el número de espiras del solenoide?

Rta: La relación que existe entre el campo magnético y el número de espiras es directamente proporcional. Al analizar del ecuacion del campo en el interior del solenoide, esto es evidente.

CONCLUSION

Al realizar esta experiencia de laboratorio, observamos que el campo magnético es mas intenso en el interior que en el exterior de un solenoide, esto sucede ya que la densidad de las lineas de fuerza es mayor dentro del soleniode.

BIBLIOGRAFIA

• FISICA EXPERIMENTAL ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO. Mendoza Aníbal, Ripoll Luis, Miranda Juan; Ediciones Uninorte.
• http://www.misrespuestas.com/que-es-un-solenoide.html
• http://html.rincondelvago.com/electromagnetismo_6.html
• http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/magnetico/cMagnetico.html