Física eléctrica CVML 20142: Medicion del campo magnetico terrestre

Medición del campo magnético terrestre

Practica # 9. Física Eléctrica

Departamento de Ciencias Básicas

Universidad Santo Tomas
Camilo Villamil Amaranto

Resumen

En este informe de laboratorio utilizaremos bobina de Helmhotz con el fin de llegar al norte del campo geomagnetico de la tierra, para ello hay que tener conceptos basicos como superficies de Gauss para hallar el campo magnetico generado por una bobina de corriente senoidal y asi eliminar los campos que desvian nuestro norte magnetico

Palabras clave: Bobina de Helmhotz, Norte magnetico,Bobina, Corriente senoidal.

Abstract

In this lab report use Helmholtz coil to reach the north geomagnetic field of the earth, for it must have basics such as Gaussian surfaces to find the magnetic field generated by a coil of sinusoidal current and thus eliminate magnetic fields divert our northern

Keywords: Helmholtz coil, magnetic north, Reel, sinusoidal current.

objetivo

Determinar empíricamente el campo magnético terrestre mediante el uso de bobinas de Helmholtz y la aplicación del método de mínimos cuadrados con el fin de comparar este valor empírico con el valor teórico del campo magnético terrestre.

Introduccion

Todos los elementos de la tierra generan un campo magnetico generado por las particular de las cuales esta compuesta la materia, puesto que estas describen un movimiento que desprende un campo magnetico, pero es demasiado bajo para sentirse o verse de manera directa, esto ocurre con el campo magnetico de la tierra, que tiene aproxidamente un valor de 0,4 y 0,6 µT (micro telsa), pero este campo geomagnetico es verdaderamente importante ya que nos protege de los vientos de radicacion solares altamente energeticos dañinos para la vida terreste, tambien se usa como ventana hacia el pasado, ya que este nos describe pasajes de la antiguedad en torno al norte magnetico de la tierra, ya que se tiene como registro que este ha cambiado drasticamente en 10 ocaciones pero cambia lo bastante lento para podernos guiar por ejemplo con una brujula.

Preguntas frecuentes

1. ¿Como genera la Tierra su campo magnético?

El núcleo la tierra esta compuesto por materiales muy calientes en su mayoría magma, como son fluidos dentro de la tierra giran a su vez con el movimiento oscilatorio y giratorio de esta misma pero de manera no uniforme, ya que dichos materiales son conductores producen un efecto de dinamo y son los responsables de dar un campo magnético a la tierra o campo geo magnético.

2. ¿Como puede emplearse una espira de corriente para determinar la presencia de un campo magnético en una región determinada del espacio?

Una forma de estudiar los campos magnéticos es con la construcción de una bobina en espiral o bobina de Hemholtz, en la cual se hace pasar corriente por un conductor de radio R y numero de espiras N, como sabemos el campo generado por el flujo de carga a través de un conductor se concentra en el punto medio de la espira, al aumentar el numero de espiras N se genera mayor intensidad y concentración del campo en este punto, a esto lo llamamos selonide, por lo cual se dice que la corriente es de tipo senoidal. (ver igamen 1 y 2)

Figura 1. Direccion del campo.

Figura 2. Campo magnetico.

3. Si se quisiese cancelar el campo magnético de la Tierra haciendo pasar una enorme espira de corriente alrededor del Ecuador ¿En que dirección deber a fluir la corriente: De este a Oeste o de Oeste a Este?

para cancelar el campo geomagnetico habria que hacer fluir la corriente de Oeste a este, ya que el producto cruz del campo geomagnetico con el de la bobina vendria dado por 180 grados, por tanto sen (180) = 0

Bobina de Helmhotz
Cuando por una bobina de Helmhotz se hace pasar una corriente constante directa se crea un campo magnetico uniforme en su interior, que se puede calcular de la siguiente manera

Donde
N: Es el numero de vueltas de la bobina
R: Es el radio de la espira de la bobina
u: 4x10-7 mT/A (Permeabilidad magnetica en el espacio libre)
I: la intensidad de corriente a traves de la bobina

Para medir experimentalmente el campo geomagnetico se hace superponer la brujula con el campo de la bobina, pusto que este es perpendicular al campo desprendido por la bobina, la aguja de la brujula se movera en el sentido del campo resultante.

La tangente del angulo nos da la direccion del campo geomagnetico.

Puesto que el campo producido por la corriente es proporcional a la intensidad de la corriente I es decir BH=KI entonces

Materiales

Un par de bobinas Helmholtz circulares
Una fuente de Voltaje
Un muletillero
Una resistencia
Una brújula

Procedimiento experimental

Imagen 1: Montaje experimental

1. Realice el montaje experimental como muestra la gura 1

2. Registre el n umero de vueltas N y el radio R de las bobinas de Helmholtz (Estos datos estan en las etiquetas de las bobinas)

medida

Numero de Vueltas

Radio de la Bobina

3. Sin encender la fuente, coloque la brújula en el centro de las bobinas. La dirección hacia donde apunta la brújula es la dirección del campo magnético terrestre. Ubique las bobinas de modo que su plano este en la dirección del campo magnético, osea que su dirección este en la dirección este-oeste.

4. Encienda la fuente de voltaje y ajuste una corriente hasta que la aguja de la brújula se ubique en 5 (La aguja de la brújula se orienta en dirección del campo magnético de las bobinas BH y el campo magnético terrestre BT )

5. Tome la dirección norte-sur para medir los ángulos de 10 en 10 y registre los valores de la corriente I que indica el multimetro en la tabla 1 ( tome como 5 la orientación de la aguja de la brújula cuando la corriente por las bobinas sea cero)