Magnetismo

Espiras y brújulas: medición del campo magnético de la Tierra
María Inés Aguilar1, Mariana Ceraolo2, Mónica Pose3
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Centro Educativo San Francisco Javier, Buenos Aires, miaguilar@ciudad.com.ar
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Colegio FASTA A. M. Boisdron, Tucumán, mceraolo@hotmail.com

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Instituto Privado Argentino Japonés en Bs. As. “Nichia Gakuin”, monpose@yahoo.com.ar

Determinamos la componente horizontaldel campo magnético terrestre usando un par de bobinas de Helmholzt y una brújula colocada en el centro de las bobinas. El campo magnético producido por las bobinas desvía a la aguja imantada de la brújula. Mediante mediciones del ángulo de desviación para distintos valores del campo aplicado, determinamos el campo terrestre.

Introducción La existencia del campo magnético de la Tierra esconocida desde hace mucho tiempo atrás por sus aplicaciones a la navegación mediante el uso de la brújula. El campo magnético terrestre es de carácter vectorial y sabemos que su proyección horizontal señala, aunque no exactamente, al norte geográfico. Para estudiar las componentes de la intensidad del campo magnético terrestre se toma como sistema de referencia, en un punto de la superficie de la Tierra,un sistema cartesiano de coordenadas XYZ o sistema geográfico, en el que el norte es el norte geográfico, o proyección sobre el plano horizontal de la dirección del eje de rotación de la Tierra. La componente horizontal de la intensidad del campo magnético señala al norte magnético y tiene una desviación (D) con respecto al norte geográfico. A esta desviación se le conoce como declinaciónmagnética. El ángulo formado por la intensidad del campo magnético y la horizontal, es la inclinación magnética (I) (1).

El objetivo del presente trabajo es determinar la componente horizontal del campo magnético de la Tierra. Para esto usamos el hecho de que la aguja imantada de una brújula interactúa con un campo magnético.

Red Creativa de Ciencia , Curso I, 2002

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Metodología Para generarel campo magnético con una corriente eléctrica utilizamos dos bobinas de Helmholzt (esquema de la Fig. 1). Cada bobina tiene 300 espiras de 835 mm de radio medio, y están hechas con alambre de cobre de 0.55 mm de diámetro. Como fuente de corriente eléctrica, utilizamos una fuente variable Protek DC Power Supply 3003 B y medimos la corriente que pasa por las espiras con un amperímetro.

Figura1a) Muestra un cilindro de acrílico que sostiene las dos espiras paralelas y a la distancia indicada. Entre las dos espiras, en el centro del cilindro está señalada la región del campo magnético más homogéneo. La flecha representa la dirección del flujo magnético, que va a depender de la dirección del flujo de corriente eléctrica. Es importante tener en cuenta que en ambas espiras el flujo magnéticodebe estar en la misma dirección. Figura 1 b) Diagrama que muestra la intensidad de los campos magnéticos de ambas espiras, con respecto a la distancia del centro de la espira (línea continua). La línea punteada representa la suma de los campos magnéticos generados, la cual encuentra su punto máximo en la distancia media entre las dos espiras.

Al hacer pasar corriente por las espiras se generaun campo magnético. El campo que se produce entre las bobinas es paralelo al eje del conjunto. Ubicamos las espiras en posición vertical y paralelas. El “par de Helmholzt” es este par de bobinas separadas una de otra una distancia igual a sus radios, y con la corriente eléctrica circulando con la misma intensidad y en el mismo sentido. En estas condiciones se produce una zona de campo magnéticohomogéneo en el centro del conjunto(3). En ese lugar colocamos una brújula para que

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interactúe con el campo magnético de las bobinas. Para las bobinas que usamos, el valor del campo magnético generado, por unidad de intensidad de corriente aplicada, se muestra en la Fig. 2. La constante del par de bobinas es: 32,31 Gauss/Amper. En la figura se...