LABORATORIO 7

Experiencia N°7: CAMPO MAGNETICO TERRESTRE Componente Horizontal
I. OBJETIVOS
•Determinar las características del campo magnético de la Tierra.
•Determinar la componente horizontal del campo magnético terrestre en el laboratorio.
•Analizar el comportamiento de una barra magnética en un campo magnético.
III. FUNDAMENTO TEÓRICO
Es muy conocido que la aguja de una brújula se orienta de sur anorte debido al campo magnético terrestre. “La Tierra se comporta como un gigantesco imán”. La aguja magnética de la brújula se orienta según las líneas del campo magnético de la Tierra, las cuales no coinciden exactamente con las líneas del meridiano geográfico.
El ángulo que forma el Meridiano Magnético respecto de la dirección del meridiano geográfico se llama declinación magnética (D) ypuede estar posicionado a la izquierda (W) o a la derecha (E) del meridiano geográfico. Por convención se estableció que las declinaciones magnéticas posicionadas al W (oeste) del meridiano geográfico que pasa por el lugar serán Negativas (D -) y las que estén a la derecha o E (este) serán Positivas (D +). Estudios realizados durante muchos años permitieron establecer que la D (declinación magnética)mantiene un sentido de crecimiento o aumento de su valor en grados hasta llegar a un valor máximo que mantiene durante un período considerable para comenzar a decrecer (disminución de su valor en grados).
Las líneas de fuerza salen e ingresan al núcleo de la Tierra atravesando la corteza terrestre, son tangenciales al meridiano magnético. El meridiano magnético describe un arco que provoca queal ingresar en el polo norte magnético lo hagan en forma vertical a la superficie terrestre. Cuando la inclinación es horizontal las líneas de fuerza están ubicadas en el Ecuador Magnético y a medida que se alejan hacia los polos se inclinan hasta llegar a la verticalidad en los polos, saliendo del polo sur e ingresando en el polo norte magnético.
La intensidad del campo magnético terrestre B enun punto dado depende de sus polos magnéticos y es tangente a la línea de fuerza que pasa por dicho punto. Cuando una barra magnética suspendida mediante un hilo muy delgado formando un ángulo α con la componente horizontal del campo magnético terrestre, inicia un movimiento oscilatorio debido al torque producido por la fuerza magnética, como se muestra. Si el ángulo α < 15º entonces elmovimiento de la barra magnética se podrá considerar como armónico simple, en este caso su periodo de oscilación esta dado por: el condensador de la fuente de tensión y se lo cortocircuita, se produce un proceso de descarga inverso al proceso de carga (véase la imagen de la derecha).
T=2πIμB (1)Donde, I es el momento de inercia de la barra con respecto al eje de rotación, μ es elmomento magnético de la barra y BX es la componente horizontal del campo magnético terrestre. Por definición, el momento magnético de la barra está dado por:
μ=m . L (2)donde, m es la “ la carga magnética “ o también llamada “masa magnética” y L es la distancia entre las “masas magnéticas”. De la ecuación (1) se deduce que:
Bx=4π2IμT2(3)El momento de inercia de un paralelepípedo rectangular de masa M que gira alrededor de un eje, está dado por:

Por otro lado, la magnitud del campo magnético B de la barra magnética, en el punto P, tal como se muestra, se encuentra a partir de la ley de Coulomb para el campo magnético, y viene dada por:
Bx=32kmLdT(4d2-L2)donde, d es la distancia desde el punto medio de la barra al punto P (verFigura 3) y m es la masa magnética. En el SI
k=10-7WbAm
Si la barra magnética se orienta perpendicularmente al campo magnético terrestre, se encuentra que, en el punto P, el campo magnético total, BT, está en la dirección como el que se muestra en la Figura 3. Cuando el ángulo = 45º entonces el campo magnético de la barra es igual a la componente horizontal del campo magnético terrestre, es...