Fisica II - Mappatura Campo Magnetico relazione

RELAZIONE DI FISICA GENERALE II

OBIETTIVI DELL’ESPERIENZA IN LABORATORIO

 Le due esperienze di laboratorio si proponevano di misurare i valori del

campo magnetico

per mezzo di una sonda Hall in modo da raggiungere i seguenti obiettivi:

-Disegnare una mappa del campo magnetico di un magnete permanente

fatto a disco

tracciando alcune linee di flusso.

- Individuare l'asse di simmetria del magnete.

-Determinare il momento magnetico del magnete.

MATERIALE UTILLIZZATO

 Magnete permanente: un magnete a forma di disco fissato su una

 torretta.

Sonda ad effetto Hall: strumento usato per calcolare il modulo del campo

 magnetico

Supporto per la sonda: apparato dotato di slitte e viti che permettevano

 di orientare

nello spazio la sonda e in particolare di traslarla lungo un piano xy.

Rilevatore: un rivelatore elettronico che elaborava i dati della sonda e

 forniva il

valore del campo rilevato in gauss (G = 10-4 T).

DESCRIZIONE DELL’ESPERIENZA

 L’esperienza di laboratorio consisteva nel rilevare con la sonda Hall,

collegata al indicatore elettronico, il modulo dell'induzione magnetica del

magnete fisso su un

piano xy. Per prima cosa si è dovuto determinare tale piano per cui si è

orientata la

sonda in modo tale che nel punto (0,0) (assunta come posizione centrale

del magnete)

si avesse esattamente il massimo valore di B in verticale. Fissata la sonda

su questo

piano si è orientata in modo tale da sfruttare l'effetto Hall causato da tale

magnete procedendo alle misurazioni.

Tali misurazioni sono state effettuate posizionando la sonda in modo

parallelo dapprima

all'asse y seguendo le tacche su una scala che, ci assicurano

l'angolazione, in modo da calcolare la componente Bx in quanto per

effetto Hall tale

dispositivo è sensibile unicamente alla componente del campo che è ad

esso

perpendicolare. Il valore rilevato dell'induzione magnetica veniva

visualizzato dal

display del rilevatore elettronico e così facendo si è potuto, senza ulteriori

calcoli,

procedere nel “mappare” il campo ossia nello spostare la sonda lungo gli

assi x e y

per registrare passo per passo i valori misurati. Tale misurazione è stata

fatta per un

numero fisso di punti del piano descritti da coordinate

(x,y) equispaziate e rispettate seguendo le indicazioni delle scale

graduate del

supporto che avevano una precisione di mezzo centimetro. L'asse x è

stato suddiviso

in 17 parti e l'asse y in 21 separate di 5 mm. Successivamente la sonda è

stata ruotata di 90° in modo da

risultare parallela all'asse x e da rilevare la componente By per ogni

singolo punto del

piano. Per confrontare l'esattezza di tali valori è stato necessario misurare

anche il diametro del magnete per mezzo di un calibro con la precisione

di 0,05 mm.

RACCOLTA E RIELABORAZIONE DEI DATI

 Nelle tabelle sottostanti sono riportati i valori di Bx e By calcolati con la

sonda Hall. Sapendo che queste due componenti del campo sono

perpendicolari tra

loro è possibile applicare il teorema di Pitagora per ricavare il modulo del

vettore di

induzione magnetica. In ogni punto tale modulo è stato riportato nella

terza tabella.

Nella quarta sono invece riportati i valori della tangente dell'angolo che

tale vettore forma con l'asse x del piano di riferimento:

Come si nota, le ultime due tabelle sono in effetti matrici di dati che

sono state ricavate grazie all'utilizzo del software di calcolo Matlab che,

come si vede, ci ha permesso anche di rappresentare vettorialmente il

campo magnetico

calcolato rappresentando su un grafico punto per punto un tratto

tangente al campo di

intensità proporzionale ai dati sperimentali il cui verso è denotato dalla

freccia.

Su tale grafico è però rappresentato anche l'asse del magnete. Si tratta

dell'asse

effettivo e non di quello teorico y = 0. Se infatti x fosse il vero asse di

simmetria le

componenti y del campo nei suoi punti dovrebbero essere nulle mentre in

punti

simmetrici dovrebbero essere antiparalleli. Dalle tabelle precedenti si

nota subito che

ciò non è verificato e questo può essere stato causato da motivi di

costruzione e di

fissaggio della calamita per cui l'asse effettivo è l'asse x' rototraslato

rispetto al nostro

sistema di riferimento. Prima di andare oltre indichiamo con la seguente

figura il

piano xy sperimentale con i punti presi in considerazione nelle rilevazioni: