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Ella Marks

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Abril 2015

Campo magnético terrestre

Práctica hecha por Larissa Maiholfer y Ella Marks Informe hecho por

Ella Marks

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Abril 2015

Introducción En este informe, se tratará de calcular el campo magnético de la Tierra. Para ello, se ha realizado la práctica que describimos a continuación. En esta práctica hemos utilizado la fuente de alimentación de corriente continua, el milíamperímetro, las bobinas de Helmholtz, la brújula y el cronómetro. Un campo magnético es un campo de fuerza creado como consecuencia del movimiento de cargas eléctricas. El campo magnético terrestre es un campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta el viento solar. En cuanto a la teoría del campo magnético de la Tierra, el campo magnético terrestre no siempre es de la misma polaridad ya que ha habido 171 reversiones del campo magnético durante los últimos 71 millones de anos pero las líneas de fuerzas entran en la Tierra por el hemisferio norte y salen por el hemisferio sur. La magnitud del campo magnético medido en la superficie es alrededor de medio Gauss. Esto se debe a que los campos magnéticos rodean a las corrientes eléctricas, y debido al núcleo fundido de la Tierra son el origen del campo magnético terrestre. El eje definido por los polo magnéticos forma un ángulo de -15 o con el eje de rotación de la tierra por lo que no coinciden con los polos magnéticos, además, el polo norte magnético es atraído por el polo sur geográfico ya que los polos opuestos se atraen. El ángulo que forma el campo magnético terrestre, B terr con el plano horizontal de la superficie terrestre se llama la inclinación magnética de ese lugar. El ángulo formado por la componente horizontal, BH del campo magnético terrestre con la verdadera dirección Norte-Sur se denomina declinación magnética. Las medidas a realizar se tomarán con una brújula de Helmholtz. Al estar en ausencia, teóricamente, de otros campos magnéticos, indica la dirección de la componente horizontal del campo magnético terreste, es decir, en reposo, señala al norte. Al aplicar otro campo magnético B perpendicular al campo magnético terrestre, la brújula se desvía un ángulo θ. Con nuestra bobina, se puede calcular el campo magnético por la ecuación

B=

8 μ0 N I 5 √5 R

N es igual a número de espiras, que en nuestro caso es R es el radio que en nuestro caso es Y el BH se calcula con la ecuación

B h=

B Tanθ

Método: Primero se asegura que la brújula está señalando hacia el norte, es decir, perpendicular a las bobinas. La primera medida se toma variando la tensión de la fuente de alimentación hasta que el

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ángulo se desvía 10o, al cambiar la polaridad de la fuente, se vuelve a medir la desviación, y las siguientes medidas se hace lo mismo pero con un ángulo de 5 o.

.

Resultados En la primera tabla se representa la intensidad, el ángulo θ-, el ángulo θ+

Tabla 1. Intensidades Intensidades

Θ-

± 0.001 A

±1

0

270

0

270

0

0.0000

0.005

260

10

278

8

0.16

0.009

255

15

283

13

0.24

0.013

250

20

287

17

0.32

0.018

245

25

295

25

0.44

0.022

241

29

300

30

0.51

0.025

236

34

303

33

0.58

0.031

230

40

309

39

0.69

0.035

226

44

311

41

0.74

0.04

221

49

315

45

0.82

0.047

216

54

319

49

0.90

Desviación

Θ+

Desviación

±1

Media

Tan θ

Radianes

Gráfica 1: Intensidad frente al tan θ

0.00 ± 0. 03 0.19 ± 04 0.25 ± 04 0.33 ± 04 0.47 ± 04 0.57 ± 05 0.66 ± 05 0.82 ± 06 0.92 ± 06 1.07 ± 08 1.26 ± 09

0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.

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Componente horizontal del campo magnético terrestre 0.050 0.040

f(x) = 0.04 x − 0 R² = 1

I (A)

0.030 0.020 0.010 0.000 0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

tan θ I / tanθ

Linear (I / tanθ)

Tabla 2: Información acerca de la gráfica Pendiente 3.8 x 10-2

Error del Pendiente 1.2 x 10-5

Ordenada -4.6 x 10-5

Error de la ordenada 8.6 x 10-6

Análisis de los datos Como se puede ver en la tabla anterior, al dar la misma intensidad, ambos polos desvían aproximadamente el mismo ángulo. Esto se debe a que el campo magnético tiene líneas de campo en ambos sentidos del mismo valor. Como se puede observar en la gráfica, el valor es constante. Al aplicar la ecuación, sacamos que el componente x del campo magnético terrestre es de 2.88 x 10-5T, es decir, 0.288 G. Todos los errores sacados en esta práctica se hacen mediante mínimos cuadrados y por derivación parcial.

Conclusión Los datos obtenidos en el estudio revelan que efectivamente el valor 0.288G que hemos medida, se encuentro entre los valores del campo magnético terrestre. El campo magnético se considera entre 0.2-0.5 G, y en España, de 0.25G....