Download Actividad P-31: Campo Magnético de un Imán Permanente (Sensor

Actividad P-31: Campo Magnético de un Imán Permanente
(Sensor de Campo Magnético)
Concepto DataStudio Scienceworkshop(Mac) Scienceworkshop(Win)
Magnetismo P31-Iman
P51-Iman permanente
P51-perm.SWS
Permanente
DS
Equipo
necesario
Sensor de
campo
magnético(CI6520A)
Imán de disco
neodimio ½ o
¾ ” (EM8648)
Qty
1
Equipo
necesario
Regla métrica,
no metálica
Qty
1
1
Advertencia: Mantener imanes fuera de los ordenadores y
discos de ordenador.
¿Qué piensas?
¿Cómo la fuerza de un campo magnético de un imán
Toma tiempo para contestar “¿Qué piensas?”, en las preguntas de la
secc del informe de laboratorio.
permanente (disco) cambia con la distancia?
Bases teóricas.
La fuerza de un campo magnético varía con distancia del imán. La
fuerza del campo magnético podría variar inversamente al cuadrado
de la distancia, al igual con la fuerza de un campo gravitacional o un
campo magnético. La fuerza del campo magnético podría variar de
manera relativa a una distancia diferente.
El campo gravitacional o un campo eléctrico de un punto de masa o
carga radiales, de un campo magnético de un imán que consta de
bucles completos que rodean y pasan por el imán.
Campo eléctrico lineal
campo magnético lineal
Recordatorio de Seguridad:
 Seguir las direcciones para utilizar el
equipamiento.
 Mantener imanes lejos de ordenadores y discos del
ordenador.
Parte Práctica.
Use el sensor de campo magnético para medir la fuerza del campo
magnético de un pequeño imán de neodimio así como la distancia
entre el sensor y los cambios magnéticos. Use el DataStudio o
ScienceWorkShop para grabar y mostrar la fuerza del campo
magnético y la distancia introducida. Determinar la relación entre la
fuerza medida del campo magnético y la distancia del imán.
PARTE I: Organizar ordenador
1. Conectar la interfaz de scienceworkshop al ordenador, vuelta
en la interfaz, y vuelta en el ordenador.
2. Conectar el tapón DIN del sensor de campo magnético a un
canal análogo.
3. Abrir el documento titulado como se muestra.
DataStudio ScienceWorkShop(Mac) ScienceWorkShop(Win)
P31-Iman
P51-Iman permanente
P51-Perm.SWS
permanente
DS
 El documento DataStudio
tiene un libro de trabajo
exhibido. Leer las instrucciones en el libro de trabajo.
 El documento ScienceWorkShop tiene una exhibición de
dígitos de fuerza de campo magnético y graficas de fuerza de
campo magnético vs la distancia.
 El registro de datos es puesto en 10Hz. Keyboard Sampling
permite al usuario meter la distancia en metros.
PARTE II: Calibración del sensor, equipamiento y
organización.
 No necesitas calibrar el sensor de campo magnético.
1. El lugar de la barra métrica es una superficie plana fuera del
ordenador.
2. El lugar del sensor de campo magnético es el fin de la vara de
medir, es incluso nulo en la barra métrica.
3. Selecciona AXIAL para pulsar el campo selector en la parte
superior de la caja del sensor.
4. Movimiento del imán fuera del sensor. El sensor de campo
magnético es nulo por pulsar el botón TARE en la parte
superior de la caja del sensor.
5. Manteniendo el imán fuera del ordenador, coloca el imán
próximo al 0.005 (5 cm) marca con la barra métrica.
PARTE III: Registro de datos.
1. Empieza el registro de datos.
En DataStudio, arreglar exhibición de mesa así se podrá ver
claramente. Haz clic en el botón de inicio, presionar los botones
“keep” y “stop”. La fuerza de campo magnético aparece en el
primer elemento en la exhibición de mesa. Control para hacer seguro
que la fuerza es un número positivo grande. Tirar el imán al polo
opuesto hacia el sensor. Hacer clic en el botón “keep” para grabar la
fuerza de campo magnético.
Nota: si el valor de la distancia obtenida no se
correlaciona con la distancia que tú mediste para una
fuerza de campo magnético dado, puedes editar la
distancia. Selecciona la herramienta “edit data” en la
barra de herramientas en la “table display”, haz clic
sobre la distancia y coloca el valor correcto.
En ScienceWorkShop, mueve el digito mostrado hasta que
puedas verlo claramente. Haz clic en el botón “REC” para iniciar la
grabación de los datos.
Resultado: La ventana del keyboard sampling abrirá.
Cuando la fuerza del campo magnético se estabilice tipo “0,005”
como el valor de la distancia y haz clic en “enter” para guardar la
fuerza de campo magnético y los valores de la distancia.
2. Mover el imán a 0,005m más allá de tal forma que este a
0,010m del extremo del sensor.
3. Entre 0,010m para la distancia. Guarde el dato haciendo clic
sobre
“keep”
en
DataStudio
o
“enter”
en
ScienceWorkShop.
4. Repita el proceso moviendo el imán en incrementos de
0,005m, y guarde los valores hasta que la fuerza del campo
magnético alcance cerca de los 10Gaus o no cambie a medida
que la distancia se incrementa.
5. Finalice el registro de los datos.
 En DataStudio detenga el registro de los datos haciendo clic
sobre el botón “stop”.
 En ScienceWorkShopd para el registro de los datos
haciendo clic en el botón “stop Sampling” en la ventana del
keyboard Sampling.
Analizando los Datos
1. Hacer clic para activar el modo grafico.
2. Regradue los ejes de la grafica para mostrar los datos y aplicar
un ajuste a los datos.
1. En DataStudio haz clic en el botón “scale to fit” para
regraduar los ejes de la grafica. luego haga clic en el
botón de menú “fit” y seleccione “inverse square”. El
error cuadrado medio es grande, haga clic y mantenga el
botón del ratón mientras lo arrastra para seleccionar
una región de datos. Cuando el botón del ratón es
liberado, los datos seleccionados serán resaltados. Solo
los datos resaltados serán usados para el ajuste.
2. En ScienceWorkShop haga clic en el botón
“statistics” para abrir el área estadística en el lado
derecho de la grafica. Haga clic en el botón
“autoscale”, para regraduar los ejes de la grafica para
mostrar los datos. En el área estadística, haga clic en el
botón “statistics menú”. Seleccione “curve fit, power
fit” del menú estadístico. Un mensaje declara que una
solución no valida podría aparecer. Si lo hace haz clic
sobre el número siguiente para a4 y type-2. Si el mismo
mensaje aparece, o el valor del chi cuadrado es muy
grande, seleccione una sesión de datos que parecen ser
los más parejos. Para seleccionar una región haga clic y
mantenga presionado el botón del ratón mientras lo
arrastra. Libere el botón del ratón. La región
seleccionada será resaltada. Solo los datos resaltados
serán usados para el ajuste.
3. Grabe la ecuación de ajuste en la tabla de datos en la
sección de reporte de laboratorio.
GRABE SUS RESULTADOS EN LA SECCION DE REPORTE
DE LABORATORIO
Informe de Laboratorio- Actividad p31: Campo Magnético
de un Imán Permanente
¿Qué Piensas?
¿Como la fuerza de un campo magnético de un Imán
Permanente (disco) cambia con la distancia?
Las respuestas varían. La mayoría de los estudiantes
tendrían que anotar que la fuerza de campo magnético
disminuye como función de la distancia.
Tabla de Datos
Elementos
Ecuación de Ajuste
Ecuación
Preguntas
1. ¿La fuerza de un campo magnético aumenta o disminuye a
medida que la distancia del imán es aumentada?
La relación entre la fuerza del campo magnético y la
distancia es no lineal.
2. ¿Es lineal la relación entre la fuerza del campo magnético y la
distancia?
La fuerza del campo magnético disminuye a medida
que la distancia del imán es aumentado.
3. ¿Basado en los resultados de la curva ajustada en el área
estadística, cual es la relación entre la fuerza del campo
magnético y la distancia del imán?
Basado en los resultados de la curva ajustada la
fuerza del campo magnético parece variar con el
inverso al cuadrado de la distancia del imán.
Nota: para un pequeño y aislado polo
magnético, la fuerza del campo magnético
disminuye con el inverso al cuadrado de la
distancia. Sin embargo, no es posible
producir un polo magnético aislado, así que
nunca es completamente cierto que la fuerza
del canopo magnético varia con el inverso al
cuadrado de la distancia. En el caso de un
imán neodimio, los polos del imán están muy
cercas.
Opcional
 Repetir la actividad con un tipo de imán diferente
Tabla de Datos Opcional
Elementos
Ecuaciones
Ecuación de Ajuste
Preguntas Opcionales
1. La fuerza de un campo magnético aumenta o disminuye a
medida que la distancia del imán aumenta?
La fuerza del campo magnético disminuye a medida
que la distancia del imán es aumentado.
2. ¿Como se hace el grafico de la fuerza del campo magnético
vs la distancia para este imán y compare con el grafico para
el imán original?
Las respuestas pueden variar.
Objetivos
Los estudiantes serán capaces de :
 Usar el sensor de campo magnético para medir la fuerza de
campo magnético de un imán.
 Usar el “keyboard Sampling” para introducir la distancia
entre el sensor y el imán.
 Usar el software para encontrar una función que describía la
grafica de la fuerza de un campo magnético contra la distancia.
Nota:
1. Para un mejor resultado se debe realizar esta
actividad de laboratorio sobre una mesa de madera y
una regla de madera. Ser cuidadoso evitando el uso
de puntales de acero, pernos, etc., en la mesa. Si el
imán es potente, el sensor se sobrecargara cuando
este cerca del imán. Un imán alterno puede ser usado
o el imán puede ser movido más allá del sensor. Los
ejemplos mostrado abajo fueron reunidos con un
imán de neodimio de ½ pulgada.
2. Como una actividad adicional, los estudiantes tienen
que repetir el experimento con otros imanes tales
como del tipo de barra, herradura o imán de vaquero.
Un estudiante podría traer un “woofer” de su sistema
de sonido de su carro y medir la fuerza de esta gran
magneto.
3. Otra actividad opcional para reemplazar el imán
permanente con un electroimán, tal como un gran
imán solenoide con núcleo de aire. Colectar dos
conjuntos de datos, uno con un núcleo de hierro y el
segundo sin núcleo de hierro. La relación entre la
corriente que fluye y la fuerza del campo magnético
podría ser también determinada.
Datos de muestra de DataStudio
Nota:
Los
resultados
en
DataStudio
y
ScienceWorkShop fueron obtenidos durante
corridas separadas y no pueden ser comparadas una
con otra
Datos de muestra de ScienceWorkShop