CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

INTRODUCCIONLaTierraposee un poderoso campo magntico, como si el planeta tuviera un enorme imn en su interior cuyo polo sur estuviera cerca del polo norte geogrfico y viceversa. Aunque los polos magnticos terrestres reciben el nombre de polo norte magntico (prximo al polo norte geogrfico) y polo sur magntico (prximo al polo sur geogrfico), su magnetismo real es el opuesto al que indican sus nombres. Las posiciones de los polos magnticos no son constantes y muestran notables cambios de ao en ao. Cada 960 aos, las variaciones en el campo magntico de la Tierra incluyen el cambio en la direccin del campo provocado por el desplazamiento de los polos. El campo magntico de la Tierra tiene tendencia a trasladarse hacia el Oeste a razn de 19 a 24 km por ao.COMPETENCIAS Conocer el campo magntico de la Tierra. Podr determinar el campo magntico de la tierra en cualquier punto de la tierra

OBJETIVOSDeterminar la magnitud de la componente tangencial (horizontal) del campo magntico terrestre en el lugar donde se realiza el experimento.

MATERIAL Y METODOS Una barra magntica (imn)Unimnes un cuerpo o dispositivo con unmagnetismosignificativo, de forma que atrae a otros imanes y/o metalesferromagnticos(por ejemplo, hierro, cobalto, nquel y aleaciones de estos). Puede ser natural o artificial.Los imanes naturales mantienen sucampo magnticocontinuo, a menos que sufran un golpe de gran magnitud o se les aplique cargas magnticas opuestas o altas temperaturas (por encima de laTemperatura de Curie).

Una brjulaEs un instrumento con una aguja magnetizada (i.e., unimn) con libertad de girar alrededor de un eje. La aguja de este instrumento se orienta indicando la direccin y el sentido Norte-Sur magnticos, de la componente en el plano de rotacin, del campo magntico local en el cual est inmersa.

Un cronmetroSon utilizados para medir el tiempo, que es una variable muy importante, cuando se realzan ciertas prcticas experimentales en el laboratorio.El cronmetro es de uso comn en los centros de salud, en actividades deportivas como la competencia cerrada.Cuando necesitamos medir tiempos muy cortos, lo recomendable es usar el cronmetro.

Un soporte de madera Una regla graduada de 1 m Un hilo delgado de aproximadamente 80 cm de longitudFUNDAMENTO TEORICO.-

Teniendo en cuenta que la tierra es un imn de grandes dimensiones, tendr su propio conjunto de lneas de fuerza el cual se representa esquemticamente en la figura 1.

Figura 1

Note la ubicacin de los polos magnticos con relacin a los polos geogrficosLa induccin magntica B en todo punto es tangente a la lnea de fuerza que pase por dicho punto y esta tangente no necesariamente es horizontal en la regin considerada de la superficie terrestre.Una barra magntica suspendida por un hilo muy delgado tal como se muestra en la figura 2, est en condiciones de oscilar debido a su interaccin con el imn tierra. Si la amplitud del movimiento oscilando de barra magntica es pequea, su perodo de oscilacin (T), est dado por la siguiente

T =2 (1) /////////////////////////////

F F Figura 2.

DondeB = Componente tangencial (horizontal) del campo magntico terrestreI = Es el momento de inercia de la barra magntica con respecto a un eje que coincide con la direccin del hiloB = Es la componente horizontal del campo magntico de la barra.

= Es el momento magntico de la barra magntica.

B L

B d

De Ec. (1), se puede observar que conociendo T e I, se puede determinar el valor del producto B.

De otro lado, vamos a analizar la interaccin esttica de una brjula con la barra magntica, para ello, orientamos la barra magntica en una direccin perpendicular al campo magntico terrestre, tal como se muestra en la figura 3.

En estas condiciones una brjula colocada a una distancia d del centro de una barra, est sometida a la accin de dos campos magnticos B : componente horizontal del campo magntico de la barra magntica. El valor de B en el punto o, se determina utilizando el concepto de polos magnticos, o sea que B es la resultante de los campos magnticos debido a dos cargas elctricas puntuales.

Por lo tanto B, est dado por la siguiente expresin

Donde = mL . Recuerde es el momento magntico.Si es el ngulo que hace la aguja de la brjula con la direccin de BC, como se muestra en la figura 3, entonces

Eliminando de (1) y (3) se obtienen:

expresin que nos permite determinar el valor de B.

PROCEDIMENTO

1. Construya un pndulo de torsin, es decir suspenda la barra magntica por su centro, con un hilo muy delgado tal como se muestra en la figura 2. ( Debe de tener cuidado antes de continuar la experiencia, que la barra suspendida est horizontal y haya llegado a un estado del reposo)2. Haga oscilar la barra en un plano horizontal, alrededor de la direccin que tena en el estado de reposo. La amplitud de este movimiento debe ser pequea.3. Mida el tiempo de 10 oscilaciones completas.4. Repita el paso 3, cuatro veces ms y halle el tiempo promedio.5. Mida las dimensiones de la barra y determine su masa.6. Coloque la brjula sobre una hoja grande de papel y traza un eje que coincida con la direccin de la aguja. Este eje tendr la direccin de B. ( Debe tener cuidado que el imn se encuentre bastante alejado del brjula)7. Sin mover la brjula, coloque la barra magntica tal como lo muestra la figura 2, donde d toma valores de 20,25,30,35, 40 cm, en cada caso mida el valor de .

CUESTIONARIO

CALCULOS Y RESULTADOS1. Deduzca las ecuaciones (1) y (2), explicando claramente las condiciones que se debe cumplir en cada caso.

2. Cul es el valor del momento de inercia de la barra?3. Determine el valor de B con su error respectivo.

4. En que lugar o lugares de la tierra el campo magntico terrestre es mximo?. Por qu?

Sea determinado que la los lugares donde el campo magntico es mximo son en las proximidades de los polos (ambos sur y norte) cuyo valor es 0.7 gauss y por el contrario las campos magnticos mnimos son aquellos lugares de cercanos al Ecuador siendo 0.3gauss.Estos valores tanto mximos y mnimos se deben a que el ngulo entre la horizontal y la direccin que toma la aguja de inclinacin, en un lugar cualquiera, es lo que se denomina "ngulo de inclinacin" o "inclinacinmagntica siendo 90 en las zonaspolares ocasionado un mximo valor del campo, y siendo cero en el ecuador magntico

5. Por qu no se considera en este experimento la componente radial del campo magntico terrestre?El componente radial de estas lneas del campo dar lugar a una fuerza paralela al campo y dirigida hacia la regin de una fuerza ms pequea del campo, por esa razn obviamos esta componente ya que no da cambios relevantes.

CONCLUSIONES.OBSERVACIONES.BIBLIOGRAFIA1.- Serway R, 2011, Fsica (T.II), Mxico,Ed. Mc. Graw Hill.2.- Tipler R, 2009, Fsica (T.II) , Barcelona, Ed. Revert.3.- Wilson J, 2012, Fsica , Mxico, Ed. Prentice Hall.