Es conocido que la intensidad de los campos magnéticos variables decrece exponencialmente al introducirse el campo en un medio conductor. En estos casos, el conductor presenta una longitud característica de penetración del campo, llamada “skin depth” (δ), que, en el Sistema Internacional de unidades, viene dada por la expresión1:
donde σ es la conductividad eléctrica del material conductor, ω es la frecuencia angular del campo y μ0 = 4π·10-7 NA-2 la constante de permeabilidad magnética en el vacío. La expresión (1) puede escribirse en términos de la resistividad (ρ) del material y la frecuencia (f) del campo:
Experimento
Para generar el campo magnético alterno se utilizó un solenoide de longitud 107 mm, radio medio 25 mm y 186 vueltas; conectadoen serie con una resistencia de 46 Ω y alimentado por una fuente de tensión alterna; tal como se observa en la figura 1. A modo de medidor de campo, se utilizó una bobina secundaria de longitud 13 mm, radio medio 5
mm y 300 vueltas.
Entre medio del solenoide y la bobina se colocaron cilindros huecos de distintos
materiales y espesores (tabla 1), de a uno por vez.
Calculando los rangos de validez del modelo para cada uno de los cilindros, se determinó utilizar frecuencias de hasta 100 khz. En realidad se podrían haber tomado frecuencias mayores pero el lock in no lo permite. Para frecuencias muy bajas, la tensión inducida es muy pequeña; por lo que se determinó trabajar con frecuencias mayores a 300 hz. Inicialmente, a la salida del lock in, se midió la tensión inducida sobre la bobina sin pantalla (V0) para distintas frecuencias dentro del rango mencionado. Luego, para las mismas frecuencias, se midió la tensión inducida con pantalla (VI) para cada uno de los cilindros. Entonces, calculando Vi/V0, obtenemos lo que buscábamos: Vi/V0 en función de la frecuencia.
Resultados
Figura B2. Cilindro de bronce, d = 1 mm.
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