Informe Final 8. Componente Horizontal DEL Campo Magnetico DE LA Tierra PDF

Preview

Summary

Laboratorio de Física 3 ...

Description

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA) “Año de la universalización de la salud”

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA E. A. P. INGENIERÍA ELÉCTRICA

“Componente

Horizontal del Campo Magnético Terrestre” Cuestionario propuesto

CURSO: Laboratorio de Fisica III DOCENTE: Mabel Tesillo Quispe

INTEGRANTES:

1. Cancho Huarcaya, Adrihan Pedro 2. Contreras Soria Ronald Ever 3. Meléndez Huamancayo, Heidy Hilary

Lima, 25 de Agosto del 2020

19190261 19190040 19190243

COMPONENTE HORIZONTAL DEL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE Determinando la componente horizontal del campo magnético terrestre empleando un magnetómetro (principio físico péndulo de torsión).

DE LA ECUACION DE LA COMPONENTE HORIZONTAL MAGNETICO

1.- DETERMINANDO EL MOMENTO DE INERCIA “I “DEL IMAN PEQUEÑO Determine la masa M y las dimensiones “a” y “b” de la barra magnética. A partir de estos datos encuentre su momento de inercia. Utilice la formula Anote sus resultados en la tabla I TABLA 1 Tabla 1 1ra

2da

3ra

4ta 18.7

Promedio (g) 18.65

Promedio (Kg) 0.01865

Masa (g)

18.6

18.6

18.7

Longitud a (mm)

61.18

60.08

60.06

60.05

60.34

0.06034

Ancho b (mm)

6.2

6.18

6.2

6.18

6.19

0.00619

A.-Masa .promedio

M = 18.65 gramos= 0,01865kg

B.-Dimensiones del imán pequeño en metros:

Ancho b = 0,00619 (promedio) Largo a: m= 0,06034(promedio)

∆ ± 0.005 kg ± 0.005 m ± 0.005 m

El momento de inercia de una barra homogénea (paralelepípedo) que gira alrededor de un eje que pasa por el centro de la barra en forma perpendicular está dado por:

I= 𝟓. 𝟕𝟏𝟖 × 𝟏𝟎−𝟔 Kg-m2

La constante relacionada con la permeabilidad magnética 𝑢0 K = µ o /4Π = 10 -7 Wb/ A m 2.- DETERMINANDO LA DISTANCIA “L “ENTRE LA MASA MAGNÉTICA (POLOS MAGNÉTICOS DEL IMAN PEQUEÑO)

TABLA 2 Tabla 2

L (cm)

5.3

5.4

L = 0,0535 m (promedio)

5.3

5.4

Promedio (cm) 5.35

Promedio (m) 0.0535

∆L ± 0.05 m

3.- DETERMINANDO LA DISTANCIA “d “DESDE EL CENTRO DE LA BARRA MAGNÉTICA PEQUEÑA AL PUNTO P, DONDE LA DIRECCIÓN DE LA BRÚJULA FORMA 45°. LA MAGNITUD DE Bp=Bx TABLA 3

d (cm)

1ra

2da

3ra

10.1

10.2

10.2

Tabla 3 4ta Promedio (mm) 10.2 10.175

Promedio (m) 0.10175

∆d ± 0.05 m

d = 10.175 cm (promedio)=0,10175m 4.- DETERMINANDO EL PERIODO: N= número de oscilaciones N = 10

T = t /10

TABLA 4

Tabla 4 # oscilaciones 10 tiempo 1m, 25s

10 1m, 30s

10 1m, 27

10 1m, 26

Promedio (s)

periodo (s)

9

8.7

8.6

8.7

8.5

T = 0.87s (promedio) 5.- DETERMINANDO LA COMPONENTE HORIZONTAL TERRESTRE EN UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL -TESLAS. Observación: 1n T = 1 nanotesla = 10-9 Tesla (T).

Bx 𝟐. 𝟐𝟐𝟔 × 𝟏𝟎−𝟓 𝑻 (promedio)

1.- 1. Usando la ecuación Bx determine la componente horizontal terrestre. Obtenemos la siguiente tabla. Tabla 1 1ra

2da

3ra

4ta 18.7

Promedio (g) 18.65

Promedio (Kg) 0.01865

Masa (g)

18.6

18.6

18.7

Longitud a (mm)

61.18

60.08

60.06

60.05

60.34

0.06034

Ancho b (mm)

6.2

6.18

6.2

6.18

6.19

0.00619

Promedio (cm) 5.35

Promedio (m) 0.0535

Tabla 2 5.3

L (cm)

d (cm)

5.4

1ra

2da

3ra

4ta

10. 1

10. 2

10. 2

10. 2

5.3

5.4

Tabla 3 Promedio (mm)

Promedio (m)

10.175

0.10175

∆ ± 0.005 kg ± 0.005 m ± 0.005 m

∆L ± 0.05 m

∆d ± 0.05 m

Tabla 4 # oscilaciones Tiempo

10 1m, 25s

10 1m, 30s

10 1m, 27s

10 1m, 26s

Promedio (s)

Periodo (s)

8.5

9

8.7

8.6

8.7

Utilizamos la ecuación 6

Para ello, calculamos el momento de inercia I, con los valores promedios. Utilizamos la formulas

𝑰 = 𝟏𝟖. 𝟔𝟓 × 𝟏𝟎

−𝟑

(𝟔𝟎. 𝟑𝟒 × 𝟏𝟎−𝟑 )𝟐 + (𝟔. 𝟏𝟗 × 𝟏𝟎−𝟑)𝟐 × 𝟏𝟐 𝑰 = 𝟓. 𝟕𝟏𝟖 × 𝟏𝟎−𝟔

El promedio de L es: 0.0535 m El promedio de d es: 0.10175 m El promedio de T es: 8.7 s La constante K es: 𝟏𝟎−𝟕

𝑾𝒃 𝑨𝒎

Reemplazando: 𝑩𝑿 =

𝟖𝝅√𝟐 × 𝟏𝟎−𝟕 × 𝟓. 𝟕𝟏𝟖 × 𝟏𝟎−𝟔 × 𝟎. 𝟏𝟎𝟏𝟕𝟓 𝟖. 𝟕 × (𝟒 × 𝟎. 𝟏𝟎𝟏𝟕𝟓𝟐 − 𝟎. 𝟎𝟓𝟑𝟓𝟐) 𝑩𝑿 = 𝟐. 𝟐𝟐𝟔 × 𝟏𝟎−𝟓 𝑻

2.- Determine el error porcentual (compare) con los valores determinados en las tablas de textos Masa (g)

función ajustada1

Error absoluto

Error porcentual (%)

1ra

18.6

18.59

0.01

0.05

2da

18.6

18.63

0.03

0.16

3ra

18.7

18.67

0.03

0.16

4ta

18.7

18.71

0.01

0.05

Masa (g) 18.72 18.7

y = 0.04x + 18.55

18.68 18.66 18.64 18.62 18.6 18.58 0

1

2

3

4

5

Longitud (mm)

función ajustada2

Error absoluto

Error porcentual (%)

1ra

61.18

2da

60.08

3ra

60.06

4ta

60.05

60.854 60.513 60.172 59.831

0.326 0.433 0.112 0.219

0.53 0.72 0.19 0.36

Longitud 61.4 61.2 61 60.8 60.6 60.4 60.2 60 59.8 59.6

y = -0.341x + 61.195 0

1

2

3

4

5

Ancho b (mm)

función ajustada 3

Error absoluto

Error porcentual (%)

1ra

6.2

2da

6.18

6.196 6.192 6.188 6.184

0.004 0.012 0.012 0.004

0.06 0.19 0.19 0.06

3ra

6.2

4ta

6.18

Ancho 6.205 6.2 6.195 6.19 6.185 6.18 6.175

y = -0.004x + 6.2 0

1ra 2da 3ra 4ta

1

2

3

4

5

L(cm)

función ajustada 4

Error absoluto

Error porcentual (%)

5.3 5.4 5.3 5.4

5.32 5.34 5.36 5.38

0.02 0.06 0.06 0.02

0.38 1.11 1.13 0.37

Distancia L 5.45 5.4

y = 0.02x + 5.3

5.35 5.3 5.25 0

1

2

3

4

5

3.- ¿Qué fuentes de error considera usted que han afectado a los resultados que ha obtenido? ¿Cómo podría superarse estos errores? Las mediciones iniciales fueron realizadas con balanza y pie de rey, debemos considerar los márgenes de error en ambos instrumentos, también en la calibración correcta. Para medir d y L, se utilizó una regla simple, en esa parte 𝐿𝑚 debemos considerar el error de medida . Finalmente, en el péndulo de torsión, 2

debemos ser muy exactos al manejar el cronómetro, pues también puede influir en las mediciones. Estos errores se pueden superar si calibramos bien los instrumentos y realizamos las mediciones de una manera correcta y precisa. 4.- ¿En qué lugar de la tierra los componentes horizontal y vertical del campo terrestre son máximos y mínimos? ¿Porque? Explique gráficamente. La magnitud de campo magnético será máximo en el ecuador debido a su latitud, cabe aclarar que en el ecuador magnético el campo magnético terrestre no es del todo horizontal; el ángulo que forma el campo con la horizontal se denomina inclinación magnética. 5.- ¿Cuáles son las características del campo magnético terrestre? ¿Cuál es el comportamiento de una barra magnética dentro de un campo magnético? Características del campo magnético terrestre • • • •

•

Se cree que el campo magnético de la Tierra se genera en el núcleo del planeta, en un proceso llamado geodinamo. La intensidad del campo es más baja (mínima) cerca del ecuador y más alta (máxima) cerca de los polos sur y norte. El límite exterior del campo geomagnético de la Tierra se llama magnetopausa. La magnetosfera de la Tierra es una estructura altamente dinámica que responde de forma espectacular a las variaciones solares. Su forma es el resultado directo de la acción del viento solar, que comprime el lado que da hacia el Sol y expande el lado contrario para formar lo que se conoce como “cola magnética”. Los polos magnéticos no son lo mismo que el Polo Norte y el Polo Sur (polos geográficos), ubicados en el eje de rotación de la Tierra. Entre el

norte magnético y el norte real (geográfico) existe una diferencia de aproximadamente de 11 grados.

Es posible visualizar las líneas de inducción magnética en los alrededores de un imán. En un imán de barra las líneas magnéticas se originan en el polo norte y entran en el polo sur; estas líneas son curvas, son continuas y nunca se cruzan entre sí. Una forma experimental para visualizar el campo magnético de un imán es por medio de las limaduras de hierro, esparciéndolas sobre una hoja de papel o un vidrio que se coloca sobre el imán. Para que los fragmentos de limadura se orienten, se distribuye está sobre el vidrio o la cartulina. Las limaduras de hierro en un campo magnético se comportan como pequeños imanes que se alinean entre sí a lo largo de las líneas de inducción magnética. La intensidad del campo magnético es máxima en los polos y lejos de ellos el campo magnético se vuelve más débil.

6.- Menciones 5 fuentes de campo magnético y su aplicación en la industria y/o medicina •

Máquinas de resonancia magnética en hospitales e instrumentos científicos como los espectrómetros de resonancia magnética nuclear, espectrómetros de masas y también aceleradores de partículas.

•

Las frecuencias de rango de RF también se utilizan principalmente en aplicaciones médicas. En las imágenes por resonancia magnética, los equipos sofisticados basados en el electromagnetismo pueden escanear detalles minuciosos del cuerpo humano.

•

Terapia electromagnética, que es una forma alternativa de medicina que pretende tratar la enfermedad mediante la aplicación de campos electromagnéticos pulsados o radiación electromagnética en el cuerpo. Este tipo de tratamientos se utiliza para una amplia gama de enfermedades como trastornos nerviosos, diabetes, lesiones de la médula espinal, úlceras, asma, etc.

•

Muchos de los equipos médicos tales como escáneres, equipos de rayos X y otros equipos utilizan el principio de electromagnetismo para su funcionamiento.

•

Máquinas de diálisis.

•

Dispensadores desinfectantes.

7.-Mencione 4 conclusiones. •

•

•

Se puede concluir, en base a las mediciones realizadas, que la componente horizontal del campo magnético de la tierra se puede calcular con herramientas simples como una brújula e imanes, aplicando las ecuaciones adecuadas. Además, de que el cálculo realizado es relativamente cercano al campo magnético de la tierra en la localidad ubicada comprobándose, que las mediciones realizadas se hicieron de manera correcta. El uso del campo magnético y sus aplicaciones son muy importantes ya que han sido fuente para maquinas en el aspecto de la medicina al usar resonancia magnética y su vasto uso en distintas áreas. Comprobamos por medio de la práctica el concepto de campo magnético el cual es un fenómeno por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción repulsión sobre otros materiales.

•

En conclusión, no se puede determinar la dirección del campo magnético terrestre a través de la brújula debido a las alteraciones que pueda existir o la alteración de los cuerpos cargados. Además, el plano magnético vertical que contiene al meridiano magnético no coincide con el meridiano geográfico. En general, comprobamos por medio de la práctica el concepto de campo magnético, fenómeno por el cual los materiales ejercen una fuera de atracción o repulsión y también hemos notado que a consecuencia de la mala medición de los ángulos obtenidos por la brújula denota un error porcentual relativo alto, lo que requiere repeticiones de experimento....