Determinacion del campo magnetico terrestre

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DETERMINACION DEL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE
I. Objetivo.

* Hallar la magnitud de la componente tangencial (horizontal) del campo magnético terrestre en el lugar donde realizamos el experimento.

II. Equipo.

* Una barra magnética (imán).
* Una brújula.
* Un cronometro digital.
* Un soporte de madera.
* Una regla graduada de un metro de longitud.
* Un hilodelgado de aproximadamente 60 cm de longitud.

III. Fundamento teórico.

1. La tierra es un imán.

Un imán suspendido horizontalmente adopta una posición tal que uno de sus extremos apunta aproximadamente hacia el polo norte geográfico. Este extremo se llama polo norte del imán; el opuesto se denomina polo sur. Los polos del mismo nombre de dos imanes se repelen y los de nombrecontrario se atraen.
El polo norte de la aguja de una brújula apunta al polo norte geográfico, porque la Tierra misma es un imán: el polo sur de este imán está cerca del polo norte geográfico y, como los polos contrarios de dos imanes se atraen mutuamente, resulta que el polo norte de la brújula es atraído por el polo sur del imán terrestre, que está en las proximidades del polo norte geográfico.
Sinembargo, la brújula indica cuál es la dirección de la línea geográfica Norte-Sur sólo de un modo aproximado. Los polos norte y sur geográficos son los dos puntos donde el eje de rotación de la Tierra corta a la superficie terrestre. Normalmente, la aguja de la brújula se desvía hacia el Este o hacia el Oeste del norte geográfico. Este ángulo de desviación se denomina declinación.
Una agujamagnética suspendida por su centro de gravedad no se mantiene en posición horizontal. El extremo que señala al Norte se inclina hacia el suelo en el hemisferio septentrional, y lo mismo hace el extremo que señala al Sur, en el hemisferio meridional. Este ángulo de desviación de la aguja respecto de la horizontal se llama inclinación magnética. El valor de la inclinación, al igual que el de ladeclinación, es diferente de un punto a otro de la superficie de la Tierra.
El campo magnético terrestre se caracteriza también por su intensidad. La intensidad de un campo magnético se mide en gauss. El campo magnético terrestre es bastante débil, del orden de 0,3 gauss en las proximidades del ecuador y de 0,7 gauss en las regiones polares.
El alineamiento en general Norte-Sur de las líneasmagnéticas, de acuerdo con el eje de rotación terrestre, sugiere que el campo, en lo fundamental; constituye un dipolo. Resulta inclinado unos 11º respecto al eje de rotación terrestre, y presenta considerables irregularidades (no corresponde al campo de un dipolo perfecto).
Si tenemos una superficie suficientemente pequeña (dS), recorrida por una corriente (I), esta, está caracterizada por un vectorllamado momento magnético:
Dµ = IdS

Así se supone que un imán está constituido por pequeños circuitos de modo que al componer todos los momentos, obtenemos el momento magnético del imán (µ). Si ahora sometemos un imán de momento, µ, a un campo magnético uniforme, B, aparece un par de fuerzas de momento:

M=µ×B

Que tiende a orientarlo de modo que m y B sean paralelos. Si ahora lo separamos unángulo, φ, de su posición de equilibrio, este par tiende a devolverlo a esa posición, el módulo de este es:

M=−µBsenφ

El signo indica que se opone al crecimiento del ángulo. Así el periodo de este movimiento de oscilación es:
T=2πIµB

Siendo:
* I el momento de inercia del imán.
* B es la componente tangencial horizontal del campo magnético terrestre.

Si analizamos lainteracción estática de una brújula con la barra magnética (imán) tal que orientamos la barra en una dirección perpendicular al campo magnético terrestre. En estas condiciones una brújula colocada a una distancia “d” del centro de la barra, estará sometida a la acción la componente horizontal del campo magnético del imán. Para la cual se demuestra la siguiente expresión para el campo magnético:...
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