Campo magnético, Bobina, Brújula, Coordenadas.

Campo magnético terrestre

Earth's magnetic field

John Felipe Sotomonte1, Andrés Duvan Sierra1, Luis Fernando Gonzalez2

1Grupo 30, Ingeniería Eléctrica, 42151046/42151181/Universidad de La Salle.

2Grupo 30, Ingeniería Ambiental y Sanitaria, 41151040/Universidad de La Salle.

Fecha práctica: Mayo 6 de 2016; Fecha entrega de informe: Mato 13 de 2016

[pic 1]

RESUMEN

Mediante esta experiencia es posible determinarla dirección y la magnitud del campo magnético terrestre. Para ello se emplea el campo magnético de una bobina, que se supone al campo terrestre. La práctica permite validar la intensidad y orientación del campo prueba para obtener el campo terrestre.

Palabras clave: Campo magnético, Bobina, Brújula, Coordenadas.

ABSTRACT

Through this experience it is possible to determine direction and magnitude of Earth's magnetic field. To this end the magnetic field of a coil, which is supposed to geomagnetic field is used. Practice to validate the intensity and orientation of the field test for the Earth's field.

Keywords: Magnetic Field, Coil, Compass, Coordinates.

[pic 2]

1. Introducción

Lo que tratábamos de hacer en la práctica era que el campo magnético se suma en forma vectorial y esto lo pudimos hacer poniendo una brújula perpendicular a las bobinas, le agregamos un poco de voltaje a las bobinas y nos dimos cuenta que la brújula cambia su posición, repetimos este ejercicio 5 veces. Ahora repetimos este procedimiento pero con 10 y 15 espiras, y así pudimos medir la componente horizontal del campo magnético.

1. Marco Teórico

Campo magnético terrestre

El campo magnético de la Tierra es similar al de un imán de barra inclinado 11 grados respecto al eje de rotación de la Tierra. El problema con esa semejanza es que la temperatura Curie del hierro es de 700 grados aproximadamente. El núcleo de la Tierra está más caliente que esa temperatura y por tanto no es magnético.

[pic 3]

Entonces ¿de dónde proviene su campo magnético?

El campo magnético de la Tierra se atribuye a un efecto dinamo de circulación de corriente eléctrica, pero su dirección no es constante. Muestras de rocas de diferentes edades en lugares similares tienen diferentes direcciones de magnetización permanente. Se han informado de evidencias de 171 reversiones del campo magnético, durante los últimos 71 millones años.

Aunque los detalles del efecto dinamo no se conocen, la rotación de la Tierra desempeña un papel en la generación de las corrientes que se suponen que son la fuente del campo magnético. La nave espacial Mariner 2 descubrió que Venus no tiene un campo magnético, aunque su contenido de un núcleo de hierro debe ser similar al de la Tierra. El período de rotación de Venus de 243 días de la Tierra, es demasiado lento para producir el efecto dinamo.

La interacción del campo magnético terrestre con las partículas del viento solar crea las condiciones para los fenómenos de auroras cerca de los polos.

[pic 4]

Bobinas de helmholtz

Una técnica de laboratorio útil para conseguir un campo magnético bastante uniforme es usar un par de bobinas circulares sobre un eje común con corrientes iguales fluyendo en el mismo sentido. Para un radio de bobina dada, se puede calcular la separación necesaria para conseguir el más uniforme campo central. Esta separación es igual al radio de las bobinas. Abajo se ilustra las líneas de campo magnético para esta geometría.

Se puede calcular el campo magnético sobre la línea central de un bucle de corriente a partir de la ley Biot-Savart. El campo magnético de los dos bucles de la disposición de bobinas de Helmholtz, se puede obtener superponiendo los dos campos constituyentes.

[pic 5]

1. Materiales y procedimiento

1. Materiales

• Solenoide

[pic 6]

• Bobinas de helmholtz

[pic 7]

• Brújula

[pic 8]

• Multímetro

[pic 9]

• Fuente DC

[pic 10]

• Par caimanes

[pic 11]

• Par Pomona-caimán

[pic 12]

1. Procedimiento

1. Se montó un circuito serie conectando la fuente DC con el solenoide y la bobina, controlando la corriente con el multímetro también conectado.
2. Luego colocamos la brújula encima de la bobina y colocada perpendicularmente al extremo del solenoide dejando la aguja de la brújula señalando el extremo.
3. Procedimos a sacar 4 datos por cada número de espiras las cuales eran 5, 10, y 15 espiras para un total de 12 datos según la corriente aplicada y el Angulo el cual nos mostraba la brújula.  

1. Datos y procesamiento

Montamos el siguiente circuito:

[pic 13]

Se obtuvieron los siguientes datos

Ahora procedemos a sacar el campo magnético terrestre con la siguiente ecuación:

                        (1)[pic 14]

Obteniendo los siguientes resultados:

Donde

a= 0.075 m

µ0= 4π*10-7

...