Diseño, implementación y mapeo topográfico de un sistema de disposición triaxial de bobinas Helmholtz para generación de campos magnéticos uniforme en 3D

Abstract

El presente trabajo se desarrolló de manera teórica y experimental, fundamentado en los principios y leyes de la electricidad y el magnetismo. El diseño tridimensional (3D) de las bobinas de Helmholtz se realizó mediante el software Solid Word, el cual permitió definir diámetros, espesores de los aros y planos constructivos de cada bobina, así como su configuración triaxial para el ensamblaje final en disposición (3D). Con esta información se procedió a la fundición y torneado de cada par de bobinas, incorporando los aros respectivos y los arrollamientos de alambre de cobre esmaltado. Posteriormente, las tres bobinas de Helmholtz fueron implementadas sobre bases rectangulares de madera, con sus respectivas conexiones eléctricas, conservando las propiedades teóricas que caracterizan a este tipo de dispositivos. Una vez construidos los pares de bobinas, se realizó el mapeo de la inducción magnética ( ⃗𝐵 ) mediante una sonda de efecto Hall modelo 5170/5180. Para ello se construyeron prismas rectangulares de vidrio acondicionados con papel milimetrado, los cuales sirvieron como plano de referencia para el mapeo topográfico del campo magnético. Estos prismas se colocaron en el centro de cada par de bobinas y a la altura del radio correspondiente, permitiendo registrar puntos de medición organizados como coordenadas espaciales. Finalmente, se realizó el anidamiento espacial de los tres pares de bobinas usando una base de madera, tubos de aluminio para la bobina mediana y un soporte adicional para la bobina menor. El análisis se presentó mediante isolíneas e isosuperficies de la inducción magnética, generadas con el software Surfer.