Campo Magnetico Terrestre

CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER INGENIERIA AMBIENTAL FISICA II SAN JOSE DE CÚCUTA 2015 CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

Informe e !"#or"$or%o e f&'%(" II "(er(" e ("m)o m"*n+$%(o $erre'$re

LIC, JAVIER PALLARES

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER INGENIERIA AMBIENTAL FISICA II SAN 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 espacio El presente informe de laboratorio contendrá los conocimientos adquiridos acerca de campo magnético terrestre terrestre al momento momento de aplicar aplicar los conceptos conceptos teóricos en la práctica usando el campo magnético de una bobina que se superpone al campo terr terres estr tre e para para asim asimil ilar ar este este camp campo o magn magnét étic ico o asi asi como como las las resp respec ecti ti!a !as s conclusiones una !ez culminada la parte de toma de datos al haber procesado los datos y al realizar los análisis respecti!os.

OBJETIVOS

O#-e$%.o *ener"! "edir el !alor de la componente componente horizontal horizontal de la intensidad del campo magnético terrestre por el método de la br#$ula.

O#-e$%.o' e')e(&f%(o'/ •

•

%eterminar la componente horizontal del campo magnético de la tierra a tra!és de la superposición del campo de &elmholtz %eterminar el ángulo de inclinación para calcular la componente !ertical del campo magnético de la tierra.

MARCO TEORICO Los campos campos magnét magnético icos s rodean rodean a las corriente corrientes s eléctr eléctricas icas de modo modo que se supone supone que esas esas corrien corrientes tes eléctrica eléctricas s circula circulante ntes s en el n#cleo n#cleo fundid fundido o de la 'ierra son el origen del campo magnético. (n bucle de corriente genera un campo similar al de la 'ierra. La magnitud del campo magnético medido en la superficie de la 'ierra es alrededor de medio )auss. Las l*neas de fuerza entran en la 'ierra por el hemisferio norte. La magnitud sobre la superficie de la 'ierra !ar*a en el rango de 03 a 06 )auss.

El campo magnético de la 'ierra se atribuye a un efecto dinamo de circulación de corrien corriente te eléctr eléctrica ica pero pero su direcci dirección ón no es constan constante. te. "uestras "uestras de rocas rocas de dife difere rent ntes es edad edades es en luga lugare res s simi simila lare res s tien tienen en dife difere rent ntes es dire direcc ccio ione nes s de magnetización permanente. (na técnic técnica a de laborat laboratori orio o #til #til para consegu conseguir ir un campo campo magnét magnético ico bastant bastante e uniforme uniforme es usar un par de bobinas circulares circulares sobre un e$e com#n con corrientes iguales fluyendo en el mismo sentido. +ara 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 &elmholtz son dos bobinas paralelas separadas a una distancia ,. -ada bobina está formada por un hilo conductor conductor que recorre  !ueltas en torno a un apoyo cil*ndrico cuyo radio coincide con la distancia , entre las bobinas /en nuestro caso 12 y ,40 cm5. +or consiguiente alrededor de este se genera un campo magnético iniciado por las bobinas. En esta práctica será utilizado el carácter !ectorial del campo magnético para poder determinar eperimentalmente el !alor de la componente horizontal 7 h del campo magnético terrestre del laboratorio. 8e puede demostrar que la magnitud del campo magnetico en la región central de las bobinas de &elmholtz /,945 esta dada por: 8 μN  1

7 b

5 √ 5 R

-onoci -onocidos dos  y , y la medida medida de ; con un amper*m amper*metr etro o podemos podemos

encontrar el !alor del campo magnetico 7 b generado por las bobinas

ANALISIS  RESULTADOS 1. -omplete -omplete las columnas columnas de las las tablas 1 utiliza utilizando ndo la ecuación ecuación /15 y los datos datos obtenidos eperimentalmente. 'abla 'abla 1. ɵ

20 0 0 5 50 30 33

⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰

; 16.< 43.= 3.6 1 6.1 <0 =0.6

'an ɵ 0.363 0.2<< 0.>3= 1 1.1=1 1.<34 4.46

 ?ngulo de des!iación !ertical ⱷ  30 ⁰ Bb =

8 μο∗¿ 5 √ 5 R

 12 espiras@ , 0.4m@

Bb 20 ° =

−7 8 4 π × 10

(

8 ( 4 π × 10

8 ( 4 π × 10

8 ( 4 π × 10

) × 154 × 41.0

5 √ 5 × 0.2 −7

Bb 50 ° =

) × 154 × 34,6

5 √ 5 × 0,2 −7

Bb 45 ° =

)× 154 × 23,9

5 √ 5 × 0.2 −7

Bb 40 ° =

)× 154 × 16.7

5 √  5 × 0.2

−7

Bb 30 ° =

μο= 4 π × 10−7

8 ( 4 π × 10

)× 154 × 46.1

5 √ 5 × 0.2

=0.0115

=0.0165

=0.0230

=0.0283

=0.0318

7b 0.0112 0.0162 0.043 0.04>3 0.031> 0.0>3 0.0646

−7

Bb 60 ° =

8 ( 4 π × 10

5 √ 5 × 0.2 −7

Bb 66 ° =

)× 154 × 70.0

8 ( 4 π × 10

)× 154 × 90.6

5 √ 5 × 0.2

=0.0483

=0.0626

+ 0.0318 + 0.0483 + 0.0626 =0.0317 ∑ Bb= 0.0115+ 0.0165 +0.0230 +0.0283 7

∑ tan θ = 0.363 +0.577 + 0.839+71+ 1.191+1.732 +2.246 =1.135

4. -ons -onstr truy uya a una gráf gráfic ica a de 7b cont contra ra tan tan ɵ con los los dato datos s de la tabl tabla a 1. -alcule la pendiente.

m=

 y 2 − y 1  x 2 − x 1

m=

−0.839 = 30.37 m 0.0283−0.0230 0.0230 1

3. %etermine %etermine el !alor !alor eperimental eperimental de la la componente componente horizontal horizontal 7h 7h del campo magnético terrestre a partir de la gráfica anterior.

Bb = Bh tan θ

Bh =

Bh =

Bb tan θ 0.0317 1.135

=0.28

. -alcule -alcule la magnitud magnitud del del campo magnéti magnético co terrestre terrestre con la la ecuación ecuación /35 Bt =

Bh cos φ

Bt =

  0.28 cos30 °

=0.323

2. Eplique Eplique por qué qué razón se produce produce el campo campo magnétic magnético o terrestre. terrestre. El campo magnético terrestre /también llamado campo geomagnético5 es el cam campo po mag magnét nético ico que se et etiend ende desd esde el n#cl #cleo interno de la 'ierra 'ierra hasta  hasta el l*mite en el que se encuentra con el !iento solar @ una corriente de part*culas energéticas que emana del 8ol. 8u magnitud en la superficie de la 'ierra !ar*a de 42 a 62 A' A' /microteslas5  /microteslas5 ó /042B062 )5. 8e pue puede cons consid ider erar ar en apro proiimac mación ión el camp campo o crea creado do por un dipolo

magnético inclinado un ángulo de 10 grados con respecto al e$e de rotación magnético inclinado /como un imán de barra5. 8in embargo al contrario que el campo de un imán el campo de la 'ierra cambia con el tiempo porque se genera por el mo!imiento de aleaciones de hierro fundido en el n#cleo eterno de la 'ierra /la geodinamo5. El polo norte magnético se desplaza pero de una manera suficienteme suficientemente nte lenta como para que las br#$ulas sean #tiles en la na!egac na!egación ión.. ?l cabo de cierto ciertos s periodos periodos de duraci duración ón aleato aleatoria ria /con /con un prome promedi dio o de durac duració ión n de !ari !arios os cient cientos os de mile miles s de aCos5 aCos5 el camp campo o magn magnét étic ico o de la 'ierra ierra se in!ie in!iert rte e /el polo polo norte norte y sur sur geom geomag agnét nétic ico o permutan su posición5. Esta Estas s in!e in!ersi rsion ones es de$a de$an n un regis registr tro o en las las rocas rocas que que perm permit iten en a los los paleomagneti paleomagnetistas stas calcular calcular la der deri!a i!a de cont contine inente ntes s en el pasa pasado do y los fondos oceánicos resultado de la tectónica de placas. placas . La 'ierra está mayormente protegida del !iento solar  un flu$o de part*culas part*culas energéticas cargadas que emana del 8ol 8ol por su campo magnético que des! des!*a *a la mayo mayorr part parte e de las las part part*c *cul ulas as carg cargad adas as.. Esta Estas s part part*c *cul ulas as destruir*an destruir*an la capa de ozono ozono  que protege a la 'ierra de daCinos rayos 3 ultra!ioletas.. El cál ultra!ioletas cálculo culo de la pérd pérdiida de dió dióid ido o de car carbono bono de la atmósfera de "arte "arte Dque  Dque resultó en la captura de iones del !iento solarD es consis consisten tente te con la pérdida pérdida casi casi total total de su atmósf atmósfera era consecu consecuenc encia ia del apagado del campo magnético del planeta

6. -óm -ómo o gira girar* r*a a la agu$ agu$a a imant mantad ada a si cam cambia biamos mos la pola polari rida dad d de las coneiones de la bobinaF ,'?: La razón de usar dos bobinas fue para lograr una zona más amplia con campo magnético uniforme pues si colocábamos la br#$ula en el centro de una sola bobina su agu$a magnética habr*a quedado ubicada en un campo magnético homogéneo. +ara lograr una zona de campo magnético uniforme con las bobinas de &elmholtz éstas deben estar separadas una distancia igual a sus radios ,.

CONCLUSIONES ;ndependientemente del n#mero de espiras tomadas en la bobina al momento de analizar los datos el campo magnético de la tierra debe ser el mismo. 8e pudo comprobar gracias a la práctica el concepto de campo magnético el cual es un fenómeno por el cual los materiales e$ercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. )racias y con la ayuda de la br#$ula pudimos determinar la magnitud horizontal en cuanto a la intensidad del campo magnético terrestre.  ?s* mismo al a l momento de superponer el campo de &elmholtz se s e pudo obtener la distancia horizontal del campo magnético de la tierra.

BIBLIOGRAFIA http:99hyperphysics.phyBastr.gsu.edu9hbasees9magnetic9magearth.html http:99hyperphysics.phyBastr.gsu.edu9hbasees9magnetic9helmholtz.html http:99GGG.uam.es9personalHpdi9ciencias9rdelgado9docencia9I;8;-?H;';9+,?-'; ?89-ampoB"agnB'err.pdf   ?89-ampoB"agnB'e rr.pdf