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UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA LABORATORIA FISICA ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE Maria Paula Espinosa C, Gisell Grau, Karoll Tolosa Rodriguez Profesor: Jaider Peña N 16 /10/2020 

ABSTRACT: Next, the procedure and values obtained from the laboratory practice, in which the value of the local magnetic field generated by the planet was calculated experimentally, in practice a compass was implemented, a direct energy source, a variable resistance, a coil with a configuration of 5,10 and 15 spirals, in which 5 different resistance values were adjusted, maintaining the same potential difference and taking care that the current heat in the circuit was not greater than the tolerance of the instruments used. To calculate the experimental value of the local terrestrial magnetic field, a vector decomposition was taken into account, for which the square components of the vector with direction given by the compass were the sum of the earth's magnetic field and the magnetic field generated by the coil of n spirals. KEY WORDS: Direct energy source, coil, compass, local terrestrial magnetic field.

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RESUMEN:A continuación, se expone el procedimiento y valores obtenidos a partir de la práctica de laboratorio, en la cual se calculó experimentalmente el valor del campo magnético local generado por el planeta, en la práctica se implementó una brújula, una fuente de energía directa, una resistencia variable, una bobina con una configuración de 5,10 y 15 espiras, en las cuales se ajustó 5 valores de resistencia diferentes, manteniendo la misma diferencia de potencial y cuidando que el calor de corriente en el circuito no fuera mayor a la tolerancia del instrumental utilizado. Para calcular el valor experimental del campo magnético local terrestre se tuvo en cuenta una descomposición vectorial, para la cual los

componentes cuadrados del vector con dirección dada por la brújula fueran la sumatoria del campo magnético de la tierra y el campo magnético generado por la bobina de n espiras. PALABRAS CLAVE: Fuente de energía directa, bobina, brújula, campo magnético terrestre local. I. OBJETIVOS ➢ OBJETIVO GENERAL Obtener experimentalmente el valor en Teslas y Gauss de la componente horizontal del campo magnético terrestre local. ➢OBJETIVOS ESPECÍFICOS -Verificación experimental del carácter vectorial del campo magnético. - Obtener el valor en Gauss y nanoGauss de la componente horizontal del campo magnético terrestre local. - En la práctica se observará la consecuencia de la Ley de Ampere. - Inducir al estudiante a consultar vía Internet información actualizada y real del comportamiento del campo magnético terrestre y los mecanismos de medición en tiempo real y aplicaciones del mismo II. MARCO TEÓRICO - Escribir claramente en el preinforme los conceptos

de flujo magnético, Ley de Biot y Savart , ley de Ampere. El flujo magnético es una medida de la magnitud del campo magnético que pasa por determinada área. Es una herramienta útil para describir los efectos de la fuerza magnética en algún objeto que ocupa un área dada. La medición del campo magnético está atada al área particular de elección.

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La ley de Biot-Savart permite relacionar los campos eléctricos con respecto a cargas puntuales que los crean, para obtener el campo magnético generado a partir de una distribución de corrientes implica un producto vectorial.

La de ley de Ampere dictamina que el campo magnético generado en el espacio circundante a una corriente eléctrica es proporcional a la corriente que constituye su Campo magnético terrestre. Mayo 13,2019 3 fuente, al igual que el campo eléctrico en el espacio circundante a la carga es proporcional a la carga de la fuente, el caso de la práctica de laboratorio, la ley de Ampere permite determinar el campo magnético generado por un solenoide en su interior, este campo magnético es el que se tiene en cuenta como una de las componentes vectoriales que conforman el vector del campo magnético terrestre local.

- Consultar y escribir el campo magnético en el centro de N espiras circulares de radio R muy próximas entre sí por las que circula una corriente estacionaria I. En la figura 4 se puede apreciar el campo magnético generado por un solenoide de n espiras, este modelo es similar al utilizado en la práctica de laboratorio, así como la componente rectangular del vector de dirección tomado a partir del ángulo de la aguja de la brújula colocada en el centro del solenoide, el valor del campo magnético terrestre corresponde a 0.250/0.650 Gauss o 25,0/65,0 MicroTeslas, el caso del campo magnético local del laboratorio este corresponde a 30.7 MicroTeslas.

- Investigar el valor del campo magnético terrestre en Teslas y Gauss equivalencias.

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III. MATERIALES - Fuente de Voltaje DC. - Caimanes. - Multímetro en función de Amperímetro. - N espiras de radio R, donde N= 5 , 10 ó 15 espiras. - Resistencia variable. - Brújula. -Montaje Integrador de los elementos. IV. PROCEDIMIENTO Foto del montaje:

V. ANALISIS DE RESULTADOS, GRAFICAS Y TABLAS DE DATOS De las tablas anteriores, podemos analizar una relación directa, y basándonos en la fórmula de fuerza elástica, la cual nos menciona una constante de elasticidad incierta y la elongación, de lo cual podemos obtener los siguientes datos tabulados. En estas se tabulara respectivamente, la fuerza del resorte, calculada por un diagrama de cuerpo libre, la elongación en el sistema, calculada por da diferencia entre longitud final y la longitud inicial y además, relacionando estas, obtener un dato para nuestra constante de elasticidad. Tabla 1. Datos experimentales para 15 espiras

15 ESPIRAS

- Realizar el montaje de la figura, inicialmente se alínea el plano de las N espiras con el campo magnético terrestre indicado por la brújula y a continuación se hace circular la corriente adecuada , la aguja de la brújula sufrirá una desviación producida por la suma vectorial de la componente horizontal del campo magnético terrestre (BT ) con el campo magnético (Bi ) producido por las N espiras en su eje central al circular la corriente I , dicha desviación se medirá en grados sexagesimales (θ ) gracias a un transportador incorporado al equipo y esto permitirá establecer una relación trigonométrica entre la componente horizontal del campo magnético terrestre (BT ) y el campo magnético (Bi ) producido por las N espiras, relación que permitirá lograr el objetivo propuesto. - Establecer la relación trigonométrica que me permita determinar BT en función de Bi

Corriente (I) mA

Angulo (� )

Tan (�)

49,7 53,9

34,0° 37,0°

0,675 0,754

67,7 79,5

42,0° 46,0°

0,900 1,04

114

53,0°

1,33

Tabla 2. Datos experimentales para 10 espiras

10 ESPIRAS Corriente (I) mA

Angulo (�)

Tan (�)

49,7

26,0°

0,488

53,8 68,2

30,0° 33,0°

0,577 0,649

78,5 103

36,0° 42,0°

0,727 0,900

4 UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA LABORATORIA FISICA ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Tabla 5 Valores de constantes de elasticidad.

Sistema k1 k2 k (serie) k (paralelo

Valor 0,29 0,22 0,488 0,123

Tabla 3. Datos experimentales para 10 espiras

I.

10 ESPIRAS Corriente (I) mA

Angulo (�)

Tan (�)

49,7

26,0°

0,488

53,8

30,0°

0,577

68,2 78,5

33,0° 36,0°

0,649 0,727

103

42,0°

0,900

Tabla 7 Datos de resortes paralelo.

F (N) 5,854 6,834 7,814 8,794 9,774 10,754 11,734

Resorte - paralelo ∆L (m) k (N/m) 0,013 0,022 0,024 0,110 0,037 0,130 0,048 0,110 0,06 0,120 0,071 0,110 0,087 0,160

ANÁLISIS DE ERRORES

Con los anteriores valores obtenidos, podemos hablar de una constante de elasticidad, en donde si bien por los datos obtenidos se hace de forma estadística y además de ello, por las herramientas obtenidas, conseguimos un dato adicional al respecto. Para el montaje en paralelo se obtienen valores de N N 0,123 experimental y de 0,708 teorico, m m obteniendo un error del 20,13%. Para el montaje en serie se obtienen valores de N N 0,488 experimental y de 0,51 teorico, m m obteniendo un error del 4,31%.

Tabla 8 Datos de resortes serie.

F (N) 2,914 3,404 3,894 4,384 4,874 5,364

Resorte - serie ∆L (m) k (N/m) 0,03 0,101 0,054 0,480 0,079 0,500 0,103 0,480 0,128 0,500 0,152 0,480

Fi g ur a1 .De s c r i pc i ónd el afigu r ac o r r e s po n di e nt e . Noo l vi d a r n o mbr a rl ose j e sc onl a sc o r r e s p on d i e nt e sun i d a d e s . Pa r at a b l a su s a re lf o r ma t oc o mos ei n d i c ae ne ls i gu i e n t ee j e mp l o:

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II.

be

published.

DOI:

[12] G. Brandli and M. Dick, “Alternating current fed power supply,” U.S. Patent 4 084 217, Nov. 4, 1978.

CONCLUSIONES

Agregar las conclusions con presición y rigor, evitando información que no sea relevante para concreter las conclusions del reporte.

THz Sci. Technol., to 10.1109/TTHZ.2016.2544142.

Para Tesis: [13] J. O. Williams, “Narrow-band analyzer,” Ph.D. dissertation, Dept. Elect. Eng., Harvard Univ., Cambridge, MA, USA, 1993. [14] N. Kawasaki, “Parametric study of thermal and chemical nonequilibrium nozzle flow,” M.S. thesis, Dept. Electron. Eng., Osaka Univ., Osaka, Japan, 1993.

APÉNDICES Si se require colocar los correspondientes apendices que complementen el reporte. Demostraciones, descripciones detalladas, etc….. AGRADECIMIENTOS Si aplica, indicar agradecimientos. REFERENCIAS Para libros: Examples: [1] [2]

G. O. Young, “Synthetic structure of industrial plastics,” in Plastics, 2nd ed., vol. 3, J . Peters, E d . New Y o r k , NY, USA: McGraw-Hill, 1964, pp. 15–64. W.-K. Chen, Linear Networks and Systems. Belmont, CA, USA: Wadsworth, 1993, pp. 123–135.

Para Handbooks: Examples: [3] [4]

Transmission Systems for Communications, 3rd ed., Western Electric Co., Winston-Salem, NC, USA, 1985, pp. 44–60. Motorola Semiconductor Data Manual, Motorola Semiconductor Products Inc., Phoenix, AZ, USA, 1989.

[6] [7]

[8]

G. O. Young, “Synthetic structure of industrial plastics,” in Plastics, vol. 3, Polymers of Hexadromicon, J. Peters, Ed., 2nd ed. New York, NY, USA: McGraw-Hill, 1964, pp. 1564. The Founders’ Constitution, Philip B. Kurland and Ralph Lerner, eds., Chicago, IL, USA: Univ. Chicago Press, 1987. The Terahertz Wave eBook. ZOmega Terahertz Corp., 2014. [Online]. Available: http://dl.zthz.com/eBook/zomega_ebook_pdf_1206_sr.pdf. Accessed on: May 19, 2014. Philip B. Kurland and Ralph Lerner, eds., The Founders’ Constitution. Chicago, IL, USA: Univ. of Chicago Press, 1987, Accessed on: Feb. 28, 2010.

Para revistas: Examples: [9]

 B H m

Para libros: Examples: [5]

Symbol

J. S. Turner, “New directions in communications,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 13, no. 1, pp. 11-23, Jan. 1995. [10] W. P. Risk, G. S. Kino, and H. J. Shaw, “Fiber-optic frequency shifter using a surface acoustic wave incident at an oblique angle,” Opt. Lett. , vol. 11, no. 2, pp. 115–117, Feb. 1986. [11] P. Kopyt et al., “Electric properties of graphene-based conductive layers from DC up to terahertz range,” IEEE

M 4M  j J ,    r w, W N, D

TABLA I DESCRIPCIÓN DE LA TABLA Quantity Conversion from Gaussian and CGS EMU to SI a magnetic flux 1 Mx  108 Wb = 108 V·s magnetic flux density, 1 G  104 T = 104 Wb/m 2 magnetic induction magnetic field strength 1 Oe  103/(4) A/m magnetic moment 1 erg/G = 1 emu  103 A·m2 = 103 J/T magnetization 1 erg/(G·cm3) = 1 emu/cm3  103 A/m magnetization 1 G  103/(4) A/m specific magnetization 1 erg/(G·g) = 1 emu/g  1 A·m2/kg magnetic dipole 1 erg/G = 1 emu moment  4  1010 Wb·m magnetic polarization 1 erg/(G·cm3) = 1 emu/cm3  4  104 T susceptibility 1  4 mass susceptibility 1 cm3/g  4  103 m3/kg permeability 1  4  107 H/m = 4  107 Wb/(A·m) relative permeability   r energy density 1 erg/cm3  101 J/m3 demagnetizing factor 1  1/(4)

Vertical lines are optional in tables. Statements that serve as captions for the entire table do not need footnote letters. a Gaussian units are the same as cg emu for magnetostatics; Mx = maxwell, G = gauss, Oe = oersted; Wb = weber, V = volt, s = second, T = tesla, m = meter, A = ampere, J = joule, kg = kilogram, H = henry....