Experiencias didácticas en campos magnéticos

J. Flores, J. Sanz, A. Adán, E. Domínguez, J.P. Rozas,
M. Ortega, J. Bravo, F. Ruiz, J. Ruiz
Escuela Universitaria de Informática, Universidad de Castilla-la-Mancha - Ciudad Real
España



Introducción

Es relativamente sencillo utilizar las posibilidades de cálculo y presentación gráfica de los ordenadores para desarrollar programas que realicen simulaciones en el ámbito de los campos magnéticos. En estos casos, al comprobar el comportamiento de las diversas leyes que rigen este apartado de la Física, los resultados son muy precisos por haber sido estas leyes las utilizadas para la construcción del modelo simulado.

Es conveniente por lo tanto hacer un esfuerzo para disponer de datos reales, que los alumnos comprueben hasta qué punto se ajustan estos datos a las teorías y como, diversos tipos de condicionantes reales, apartan parcialmente los resultados obtenidos de los previstos.

Descripción de la experiencia

El objetivo de este equipo es medir sistemáticamente las tres componentes del campo magnético en gran cantidad de puntos regularmente distribuidos en una zona espacial tridimensional. Se trata de medir el campo nagnético en el caso concreto en el que las fuentes de campo magnético son unas bobinas B1 y B2 alimentadas por una fuente de corriente alterna. En realidad, el campo magnético producido es variable periodicamente. Este hecho proporciona la ventaja de que su medida en los distintos puntos del espacio es muy sencilla. Basta con situar un carrete de hilo conductor en la zona a estudiar, alineado en la dirección que se desee. La fuerza electromotriz eficaz inducida en él, medida mediante un convertidor analogico digital, nos indicará el valor del campo magnético en el punto y dirección seleccionados. El ordenador recibe y almacena convenientemente los datos obtenidos.

Aunque en realidad nuestro deseo no es medir campos magnéticos alternos, el hecho es que estos se miden con mayor facilidad y los gráficos obtenidos son equivalentes a los que se obtendrían utilizando un campo estático y una sonda Hall. El motivo de que sean equivalentes las dos soluciones es que la fuerza electromotriz eficaz inducida en el carrete, para una frecuencia determinada, es proporcional únicamente al valor máximo del campo magnético en el punto y dirección seleccionados. De esta forma es como si estuviéramos midiendo la distribución espacial del campo magnético instantáneo producido por los carretes en el momento en que presenta su máximo valor. Las figuras que se generan presentan imágenes tipo scanner en las que se observa una sección plana del espacio tridimensional afectado por el campo magnético (Fig 1).

Fig. 1 - Gráficos obtenidos de campo magnético