CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERINGENIERIA AMBIENTAL

FISICA IISAN JOSE DE CÚCUTA

2015CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

Informe de laboratorio de física II acerca de campo magnético terrestre

LIC. JAVIER PALLARES

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERINGENIERIA AMBIENTAL

FISICA IISAN JOSE DE CÚCUTA

2015

INTRODUCCION

La tierra tiene un campo magnético con polos norte y sur. El campo magnético de la tierra alcanza hasta 36.000 millas en el espacioEl presente informe de laboratorio contendrá los conocimientos adquiridos acerca de campo magnético terrestre al momento de aplicar los conceptos teóricos en la práctica, usando el campo magnético de una bobina que se superpone al campo terrestre para asimilar este campo magnético asi como las respectivas conclusiones una vez culminada la parte de toma de datos, al haber procesado los datos y al realizar los análisis respectivos.

OBJETIVOS

Objetivo general

Medir el valor de la componente horizontal de la intensidad del campo magnético terrestre, por el método de la brújula.

Objetivos específicos:

Determinar la componente horizontal del campo magnético de la tierra a través de la superposición del campo de Helmholtz

Determinar el ángulo de inclinación para calcular la componente vertical del campo magnético de la tierra.

MARCO TEORICO

Los campos magnéticos rodean a las corrientes eléctricas, de modo que se supone que esas corrientes eléctricas circulantes, en el núcleo fundido de la Tierra, son el origen del campo magnético. Un bucle de corriente genera un campo similar al de la Tierra. La magnitud del campo magnético medido en la superficie de la Tierra es alrededor de medio Gauss. Las líneas de fuerza entran en la Tierra por el hemisferio norte. La magnitud sobre la superficie de la Tierra varía en el rango de 0,3 a 0,6 Gauss.

El campo magnético de la Tierra se atribuye a un efecto dinamo de circulación de corriente eléctrica, pero su dirección no es constante. Muestras de rocas de diferentes edades en lugares similares tienen diferentes direcciones de magnetización permanente.

Una técnica de laboratorio útil para conseguir un campo magnético bastante uniforme es usar un par de bobinas circulares sobre un eje común con corrientes iguales fluyendo en el mismo sentido. Para un radio de bobina dada, se puede calcular la separación necesaria para conseguir el más uniforme campo central. Esta separación es igual al radio de las bobinas.

Las bobinas de Helmholtz son dos bobinas paralelas separadas a una distancia R. Cada bobina está formada por un hilo conductor que recorre N vueltas en torno a un apoyo cilíndrico cuyo radio coincide con la distancia R entre las bobinas (en nuestro caso, N=154 y R=20 cm). Por consiguiente alrededor de este se genera un campo magnético iniciado por las bobinas.

En esta práctica será utilizado el carácter vectorial del campo magnético para poder determinar experimentalmente el valor de la componente horizontal Bh del campo magnético terrestre del laboratorio.

Se puede demostrar que la magnitud del campo magnetico en la región central de las bobinas de Helmholtz (x=R/2) esta dada por:

Bb=8μN 15√5 RConocidos N y R y la medida de I con un amperímetro, podemos

encontrar el valor del campo magnetico Bb, generado por las bobinas

ANALISIS Y RESULTADOS

1. Complete las columnas de las tablas 1, utilizando la ecuación (1) y los datos obtenidos experimentalmente.

Tabla 1.

ɵ I Tan ɵ Bb20⁰ 16.7 0.363 0.011530⁰ 23.9 0.577 0.016540⁰ 34.6 0.839 0.02345⁰ 41 1 0.028350⁰ 46.1 1.191 0.031860⁰ 70 1.732 0.048366⁰ 90.6 2.246 0.0626

Angulo de desviación vertical ⱷ = 30⁰

Bb=8μο∗¿5√5 R

N= 154 espiras; R= 0.2m; μο=4 π ×10−7

Bb20 °=8 (4 π ×10−7)×154×16.7

5√5×0.2=0.0115

Bb30 °=8(4 π ×10−7)×154×23,9

5√5×0.2=0.0165

Bb40 °= 8(4 π ×10−7)×154×34,6

5√5×0,2=0.0230

Bb45 °=8(4 π ×10−7)×154×41.0

5√5×0.2=0.0283

Bb50 °=8(4 π ×10−7)×154×46.1

5 √5×0.2=0.0318

Bb60 °=8 (4 π ×10−7)×154×70.0

5 √5×0.2=0.0483

Bb66 °=8 (4 π ×10−7)×154×90.6

5√5×0.2=0.0626

∑ Bb=0.0115+0.0165+0.0230+0.0283+0.0318+0.0483+0.06267

=0.0317

∑ tan θ=0.363+0.577+0.839+1+1.191+1.732+2.2467

=1.135

2. Construya una gráfica de Bb contra tan ɵ, con los datos de la tabla 1. Calcule la pendiente.

m= y 2− y 1x 2−x1

m= 1−0.8390.0283−0.0230

=30.37m

3. Determine el valor experimental de la componente horizontal Bh del campo magnético terrestre a partir de la gráfica anterior.

Bb=Bh tanθ

Bh= Bbtan θ

Bh=0.03171.135

=0.28

4. Calcule la magnitud del campo magnético terrestre con la ecuación (3)

Bt= Bhcos φ

Bt= 0.28cos30 °

=0.323

5. Explique por qué razón se produce el campo magnético terrestre.

El campo magnético terrestre (también llamado campo geomagnético), es el campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta el límite en el que se encuentra con el viento solar; una corriente de partículas energéticas que emana del Sol. Su magnitud en la superficie de la Tierra varía de 25 a 65 µT (microteslas) ó (0,25-0,65 G). Se puede considerar en aproximación el campo creado por un dipolo magnético inclinado un ángulo de 10 grados con respecto al eje de rotación (como un imán de barra). Sin embargo, al contrario que el campo de un imán, el campo de la Tierra cambia con el tiempo porque se genera por el movimiento de aleaciones de hierro fundido en el núcleo externo de la Tierra (la geodinamo). El polo norte magnético se desplaza, pero de una manera suficientemente lenta como para que las brújulas sean útiles en la navegación. Al cabo de ciertos periodos de duración aleatoria (con un promedio de duración de varios cientos de miles de años), el campo

magnético de la Tierra se invierte (el polo norte y sur geomagnético permutan su posición).Estas inversiones dejan un registro en las rocas que permiten a los paleomagnetistas calcular la deriva de continentes en el pasado y los fondos oceánicos resultado de la tectónica de placas.La Tierra está mayormente protegida del viento solar, un flujo de partículas energéticas cargadas que emana del Sol, por su campo magnético, que desvía la mayor parte de las partículas cargadas. Estas partículas destruirían la capa de ozono, que protege a la Tierra de dañinos rayos ultravioletas.3 El cálculo de la pérdida de dióxido de carbono de la atmósfera de Marte —que resultó en la captura de iones del viento solar— es consistente con la pérdida casi total de su atmósfera consecuencia del apagado del campo magnético del planeta

6. ¿Cómo giraría la aguja imantada si cambiamos la polaridad de las conexiones de la bobina?

RTA: La razón de usar dos bobinas fue para lograr una zona más amplia con campo magnético uniforme, pues si colocábamos la brújula en el centro de una sola bobina, su aguja magnética habría quedado ubicada en un campo magnético homogéneo. Para lograr una zona de campo magnético

uniforme con las bobinas de Helmholtz, éstas deben estar separadas una distancia igual a sus radios R.

CONCLUSIONES

Independientemente del número de espiras tomadas en la bobina, al momento de analizar los datos, el campo magnético de la tierra debe ser el mismo.

Se pudo comprobar gracias a la práctica el concepto de campo magnético el cual es un fenómeno por el cual los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales.

Gracias y con la ayuda de la brújula pudimos determinar la magnitud horizontal en cuanto a la intensidad del campo magnético terrestre.

Así mismo, al momento de superponer el campo de Helmholtz se pudo obtener la distancia horizontal del campo magnético de la tierra.

BIBLIOGRAFIA

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magearth.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/helmholtz.htmlhttp://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/rdelgado/docencia/FISICA_ITI/PRACTICAS/Campo-Magn-Terr.pdf