DETERMINACIÓN DEL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE I. OBJETIVOS: 1 Determinar la magnitud de la componente tangencial (horizontal) del campo magnético terrestre en el lugar donde se realiza el experimento. 2 Estudiar el comportamiento de una barra magnética dentro de un campo magnético. 3 Conocer las características del campo magnético de la tierra.
II
EXPERIMENTO:
A MODELO ELO FI FISICO Cuando tenemos una brújula observamos ue la aguja magnética se orienta hacia hacia el norte! norte! podemo podemos s in"eri in"erirr ue esta esta intera interactu ctuand ando o con con un campo campo magnét magnético ico cual cual es el campo campo magnét magnético ico terrest terrestre re!! es decir decir la tierra tierra se comporta como un gigantesco im#n.
El norte de la aguja magnética ser# atraído por el polo sur magnético terrestre. $i observamos con ma%or prolijidad en cualuier punto de la super&cie terrestre constatamos ue el polo su r magnético terrestre esta al norte geogr#&co pero! no coinciden' dando lugar a un #ngulo denominado declinacin (desviacin del meridiano magnético con respecto al meridiano geogr#&co). a tierra es un im#n de grandes dimensiones! tendr# su propio conjunto de líneas de "uerza el cual se representa esuem#ticamente esuem#ticamente en la &g *. +ote la ubicacin de los polos magnéticos con relacin a los polos geogr#&cos. a induccin magnética , en todo punto es tangente a la línea de "uerza ue pase por dicho punto % esta tangente no necesariamente es horizontal en la regin considerada de la super&cie terrestre.
-na barra magnética suspendida por un hilo mu% delgado tal como se muestra en la &g. est# en condiciones de oscilar debido a su interaccin con la induccin magnética de la tierra % si la amplitud del movimiento oscilatorio de barra magnética es menor ue */0! su periodo de oscilacin (1)! esta dado por la siguiente expresin2
13
π √ I / uBt
44 (*)
Dnde2 ,t3 la componente tangencial (horizontal del campo magnético terrestre). 53 el momento de inercia de la barra magnética con respecto a una eje ue coincide con la direccin del hilo. ,t3 la componente horizontal del campo magnético de la barra. u3 Es el momento magnético de la barra magnética. De (*)! se puede observar ue conociendo 1 e 5! se puede determinar el valor del producto u,t. 6ara hallar 5 observar la siguiente &gura. 7hora! por de&nicin! el momento magnético u de la barra es2 u3 m dnde 2 m es la 8carga magnética9 o llamada 8masa magnética9 2 distancia entre los centros de las 8masas magnéticas9 o polos magnéticos. (+o es longitud de la barra). De otro lado! vamos a analizar la interaccin est#tica de una brújula con la barra magnética! para ello! orientamos la barra magnética en una direccin perpendicular al campo magnético terrestre! tal como se muestra en la &gura :. En estas condiciones una brújula colocado a una distancia d del centro de la barra! estar# sometida a la accin de dos campos magnéticos2 ,t (componente horizontal del campo magnético terrestre ) % el campo ,b en el punto en el ue se ubica la brújula % se determina utilizando el concepto de los polos magnéticos! o sea ue ,b ! es la resultante de los campos magnéticos producidos en dicho punto! por los polos ;m % ;n ($u c#lculo es semejante al del campo electrost#tico debido a dos cargas eléctricas puntuales). 6or lo tanto ,b! est# dado por la siguiente expresin2
u0
ud 2 π
B b=
L
2
(d −
2
2
)
4
Donde u es momento magnético de la misma barra ue se hace oscilar. $i
∅
es el #ngulo ue hace la aguja de la brújula con la direccin de ,t
como se muestra en la &gura :! entonces.
=
cot ∅
B T Bb
BT ( d
2
−
= 2 du
L
2
4
2
)
u0 4 π
Eliminando u de (*) % (<) se obtiene2 B T =[
2 π
T ( d
2
−
L
2
4
√ ) ]
2
u0 4 π
Id cot ∅
Expresin ue nos permite determinar el valor de ,t.
B DISEÑO
C Matera!e"
una barra rectangular magnetica(iman)
-n cronometro madera
-na brujula
-n soporte de
-n vernier cm. de longitud
-n hilo delgado de =>
-na balanza
D E F G
Vara#!e" I$%e&e$%e$te" Vara#!e" De&e$%e$te" Ra$'( %e Tra#a)( Pr(*e%+e$t( 1 $uspenda la barra magnética por su centro! con un hilo delgado tal
2 3 ,
/
como se indica en la ?ig( debe de tener cuidado antes de continuar la experiencia! ue la barra suspendida esté horizontal % ha%a llegado a un estado de reposo). @aga oscilar la barra en un plano horizontal! alrededor de la direccin ue tenía en estado de reposo. a amplitud de este movimiento debe ser menor o igual a */ grados. Aida el tiempo de *> oscilaciones completas % halle el periodo 1 (13tBn). epita el paso !:/ % /> grados luego! en cada caso obtenga el valor de , 1 % anote en la tabla <.
Me%*($e" %re*ta" e $%re*ta"
Ta#!a N1 N0 Me%*$ 1 2 3 , / N0 *> *> *> *> *> *> *> *> *> ("*!a*$: $ Te+&(: t4"5 =>. F.<= =*.: =*.*/ =.> =.< =<.> =<.>< =<.>/ Per%(: T4"5
< =.> .F<= <
D"ta$*a: %4+5 C(+&($e$ te 8(r9($ta! +a'$t*( Terre"tre
=. =.<
Pr(+e%( %e! &er(%(: .1- "
Ta#!a N2 N0 L($'t6%: Me%*$ !4+5 >.>=*< 1 2 >.>=*: >.>=*/ 3 , >.>=*: >.>=* Ta#!a N3 A$'6!("405
> =.*: =.**/
a!t6ra:a Ma"a:M4 4+5 7'5 >.>** >.>**< >.>** >.>**= >.>**
>.>>* >.> >.>>* >.>> >.>>
∅= 40
∅= 45
∅=50
>.>=
>.>/
>.>/
>.=x*>G<
.>x*>G :
F.>*:x* >G:
: =.<> =.<>< :
=.<>/
M(+e$t( %e $er*a
D"ta$*a e$tre &(!(": L4+5
*.<
G:
>.>=<
8 A$;!"" E<&er+e$ta! 1. De%69*a !a" e*6a*($e" 415 = 425> e<&!*a$%( !a" *($%*($e" ?6e "e %e#e *6+&!r e$ *a%a *a"(. as condiciones para ue se cumpla la ecuacin 13
π √ I / uBt
es2
,t tienes ue ser di"erente a cero. - tiene ue ser di"erente a cero 6orue si "ueran igual a cero la ecuacin no existiera matem#ticamente N
%a ue sería de la siguiente "orma
0
% ese número no existe o
tiende al in&nito. 6ara el segundo caso es parecido solo ue varía algunas cosas2 1enemos la ecuacin 2
u0
ud 2 π
B b=
2
2
L
(d −
4
2
)
6ara este caso2 d
2
−
L
2
tiene ue ser di"erente a cero.
4
2. @C6;! e" e! a!(r %e! +(+e$t( %e $er*a I %e !a #arra 6ara hallar el momento de inercia de la barra existe una "ormula. 2
dI =r d m
5ntegrando sale2 I =m
L
2
3
m2 masa de la barra 2 longitud de la barra −4
I =1.33 x 10
3. @E$ ?6 !6'ar = !6'are" %e !a terra e! *a+&( +a'$t*( terre"tre e" +;<+(@P(r ?6 El lugar son el polo norte % el polo sur ! o también en las zonas ue est#n m#s cerca al polo sur % las zonas ue est#n m#s cerca al polo norte. 6or ué ahí se concentra la m#xima cantidad de "uerza magnética ue va desde el sur al norte las líneas de "uerza magnética terrestre.
,. @P(r ?6 $( "e *($"%era e$ e"te e<&er+e$t( !a *(+&($e$te ra%a! %e! *a+&( +a'$t*( terre"tre +o se le considera porue estamos mu% lejos del centro de la tierra asi ue sería mu% insigni&cante.
-. @C+( e" ?6e 6$ +ar$( e$ 6$ #ar*( "a#e !a %re**$ e " !a #r)6!a $( a&6$ta e
. $ e"t6%a$te $(ta 6$a %"t(r"$ e$ !a +a'e$ *6a$%( a*er*a 6$ &e?6e( +;$ %e )6'6ete a !a &a$ta!!a @P(r ?6 Eso se debe ue en la pantalla del televisor ha% electrones est#ticos ue al hacer contacto con el im#n hacen ue los electrones se muevan % ue esto genere la distorsin de la imagen.
/. @H6 %ere$*a = "e+e)a$9a" e<"te$ e$tre e! *a+&( e!*tr*( = +a'$t*(
a di"erencia es ue el campo eléctrico tiene un lado positivo % un lado negativo! sin embargo el campo magnético solo tienen el polo norte % el polo sur.
. @E<&!?6e %.> &(r ?6 !a terra "e *(+&(rta *(+( 6$ +;$
a tierra se comporta como un im#n porue en el centro de la tierra existe una gran cantidad de hematita % magnetita % eso hace se trans"orme en un im#n gigante.
III
C($*!6"($e" Después del experimento concluí que el campo magnético que tiene la tierra es importante para la vida en la tierra ya que si no existiera el campo magnético en al tierra estaríamos desprotegidos de cualquier eventual desastre del espacio como por ejemplo una los rayos ultra violeta que emite el sol a la tierra, ya que la tierra bloque la mayor cantidad de los rayos ultravioleta u otros rayos como el gama q es dañino para la salud humana y animal.
IV
B#!('raa •
Libro: lectricidad y !agnetismo &''(
"utor: #aymond $er%ay "ño:
)aginas consultadas: *('+*(( •
Libro: lectricidad y !agnetismo "utor: Luis L. antu "ño: -/(
)aginas consultadas: 0(+00 •
Libro: lectricidad y !agnetismo "utor: d%ars !. )urcell "ño: &''-
)aginas consultadas: *&'+*&(
