CAMPO MAGNETICO TERRESTRE
INTRODUCCION
La Tierra Tierra posee posee un poderoso campo magnético, como si el planeta tuviera un enorme imán en su interior cuyo polo sur estuviera cerca del polo norte geográfico y viceversa. Aunque los polos magnéticos terrestres reciben el nombre de polo norte magnético (próximo al polo norte geográfico y polo sur magnético (próximo al polo sur geográfico, su magnetismo real es el opuesto al que indican sus nombres. Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran notables cambios de a!o en a!o. "ada #$% a!os, las variaciones en el campo magnético de la Tierra incluyen el cambio en la dirección del campo provocado por el despla&amiento de los polos. 'l campo magnético de la Tierra tiene tendencia a trasladarse acia el )este a ra&ón de *# a + -m por a!o. COMPETENCIAS
"ono "onocer cer el campo campo magné magnétic tico o de de la la Tie Tierra rra..
/odrá /odrá dete determi rminar nar el camp campo o magné magnétic tico o de de la tierra en cualquier punto de la tierra
OBJETIVOS
0ete 0eterm rmin inar ar la magn magnit itud ud de la comp compon onen ente te tangenci tangencial al (ori&on (ori&ontal tal del campo campo magnétic magnético o terr terres estr tre e en el luga lugarr dond donde e se real reali& i&a a el experimento. MATERIAL Y METODOS
1na 1na bar barra ra magn magnét étic ica a (im (imán án 1n imán es un cuerpo o dispositivo con un magnetismo significativo, de forma que atrae atrae a otros otros imanes imanes y2o meta metales les ferromagnéticos (por (por e3emplo e3emplo,, ierro, ierro, cobalto, n4quel y aleaciones de estos. /uede ser natural o artificial. Los imanes naturales mantienen su campo magnético continuo, a menos que sufr sufran an un golp golpe e de gran gran magn magnit itud ud o se les les apli apliqu que e carg cargas as magn magnét étic icas as opuestas o altas temperaturas (por encima de la Te Temperatura mperatura de Curie.
1na br53ula
's un instrumento con una agu3a magneti&ada (i.e., un imán con libertad de girar alrededor de un e3e. La agu3a de este instrumento se orienta indicando la dirección y el sentido 6orte7ur magnéticos, de la componente en el plano de rotación, del campo magnético local en el cual esté inmersa.
1n cronómetro 7on utili&ados para medir el tiempo, que es una variable muy importante, cuando se real&an ciertas prácticas experimentales en el laboratorio. 'l cronómetro es de uso com5n en los centros de salud, en actividades deportivas como la competencia cerrada. "uando necesitamos medir tiempos muy cortos, lo recomendable es usar el cronómetro.
1n soporte de madera 1na regla graduada de * m 1n ilo delgado de aproximadamente 8% cm de longitud
FUNDAMENTO TEORICO.-
Teniendo en cuenta que la tierra es un imán de grandes dimensiones, tendrá su propio con3unto de l4neas de fuer&a el cual se representa esquemáticamente en la figura *.
6ote la ubicación de los polos magnéticos con relación a los polos geográficos
La inducción magnética B en todo punto es tangente a la l4nea de fuer&a que pase por dico punto y esta tangente no necesariamente es ori&ontal en la región considerada de la superficie terrestre. 1na barra magnética suspendida por un ilo muy delgado tal como se muestra en la figura +, está en condiciones de oscilar debido a su interacción con el imán tierra. 7i la amplitud del movimiento oscilando de barra magnética es peque!a, su per4odo de oscilación (T, está dado por la siguiente I
π
T 9+
µ B
(*
////////////////// ///////////
0onde : 9 "omponente tangencial (ori&ontal del campo magnético terrestre ; 9 's el momento de inercia de la barra magnética con respecto a un e3e que coincide con la dirección del ilo :< 9 's la componente ori&ontal del campo magnético de la barra.
F F Fi ura 2.
µ 9
's el momento magnético de la barra magnética. ϕ
0e 'c. (*, se puede observar que conociendo T e ;, se puede determinar el valor del producto µ :. 0e otro lado, vamos a anali&ar la interacción estática de una br53ula con la barra magnética, para ello, orientamos la barra magnética en una dirección perpendicular al campo magnético terrestre, tal como se muestra en la figura =.
B
L
B´
d
'n estas condiciones una br53ula colocada a una distancia >d? del centro de una barra, está sometida a la acción de dos campos magnéticos >:? @ componente ori&ontal del campo magnético de la barra magnética. 'l valor de :< en el punto o, se determina utili&ando el concepto de polos magnéticos, o sea que :< es la resultante de los campos magnéticos debido a dos cargas eléctricas puntuales.
/or lo tanto :, está dado por la siguiente expresión µ o B ′ =
2π
µ d 2
(d
2
−
L
4
)2
0onde µ 9 mL . Becuerde µ es el momento magnético. 7i ϕ es el ángulo que ace la agu3a de la br53ula con la dirección de :", como se muestra en la figura =, entonces 2
tg ϕ =
'liminando
µ
B B ′
2 L2 B d − 4 = 2d µ
µ o
4π
de (* y (= se obtienen@
2π B = 2 T (d 2 − L ) 4
2
µ o
Id tg ϕ 4π
expresión que nos permite determinar el valor de :. PROCEDIMENTO
*. "onstruya un péndulo de torsión, es decir suspenda la barra magnética por su centro, con un ilo muy delgado tal como se muestra en la figura +. ( 0ebe de tener cuidado antes de continuar la experiencia, que la barra suspendida esté ori&ontal y aya llegado a un estado del reposo +. Caga oscilar la barra en un plano ori&ontal, alrededor de la dirección que ten4a en el estado de reposo. La amplitud de este movimiento debe ser peque!a. =. Dida el tiempo de *% oscilaciones completas. . Bepita el paso =, cuatro veces más y alle el tiempo promedio. E. Dida las dimensiones de la barra y determine su masa. $. "oloque la br53ula sobre una o3a grande de papel y tra&a un e3e que coincida con la dirección de la agu3a. 'ste e3e tendrá la dirección de :. ( 0ebe tener cuidado que el imán se encuentre > bastante ale3ado >del br53ula
F. 7in mover la br53ula, coloque la barra magnética tal como lo muestra la figura +, donde >d? toma valores de +%,+E,=%,=E, % cm, en cada caso mida el valor de ϕ.
CUESTIONARIO
CALCULOS Y RESULTADOS *. 0edu&ca las ecuaciones (* y (+, explicando claramente las condiciones que se debe cumplir en cada caso.
+. G"uál es el valor del momento de inercia de la barraH =. 0etermine el valor de : con su error respectivo. . G'n que lugar o lugares de la tierra el campo magnético terrestre es máximoH. G/or quéH 7ea determinado que la los lugares donde el campo magnético es máximo son en las proximidades de los polos (ambos sur y norte cuyo valor es %.F gauss y por el contrario las campos magnéticos m4nimos son aquellos lugares de cercanos al 'cuador siendo %.=gauss.'stos valores tanto máximos y m4nimos se deben a que el ángulo entre la ori&ontal y la dirección que toma la agu3a de inclinación, en un lugar cualquiera, es lo que se denomina Iángulo de inclinaciónI o Iinclinación magnética? siendo #%J en las &onas polares ocasionado un máximo valor del campo, y siendo cero en el ecuador magnético
E. G/or qué no se considera en este experimento la componente radial del campo magnético terrestreH 'l componente radial de estas l4neas del campo dará lugar a una fuer&a paralela al campo y dirigida acia la región de una fuer&a más peque!a del campo, por esa ra&ón obviamos esta componente ya que no da cambios relevantes.
CONCLUSIONES.
…………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ……… OBSERVACIONES. …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …… BIBLIOGRAFIA *. 7erKay B, +%**, Física (T.II), Déxico,'d. Dc. raK Cill. +. Tipler B, +%%#, Física (T.II) , :arcelona, 'd. Beverté. =. Milson N, +%*+, Física , Déxico, 'd. /rentice Call.