Momentos

Campo magnético terrestre
Autores
Frigerio, Paz mapaz@vlb.com.ar La Bruna,Gimena labrugi@yahoo.com Larreguy, María merigl@yahoo.com Romani, Julieta julietaromani@hotmail.com

Laboratorio de Física 2 – Universidad Favaloro-Buenos Aires Octubre 2001

Resumen
Determinamos el campo magnético de la Tierra pasando distintas corrientes a unas bobinas de Helmholtz y midiendo los ángulos de laresultante del campo producido por las bobinas y el terrestre. Concluimos que, dependiendo del método utilizado para determinar el campo terrestre, se pueden obtener distintos resultados. Más conveniente es usar el método que involucre mayor cantidad de datos experimentales.

Introducción
El campo magnético terrestre a distancias de hasta unas cinco veces el radio de la Tierra es aproximadamenteigual al del exterior de una esfera uniformemente imantada. En la figura 1 se representa un corte de la Tierra. La línea discontinua es su eje de rotación y los polos geográficos norte y sur, están designados por Ng y Sg. La dirección supuesta de la magnetización interior forma un ángulo de unos 15º con el eje de la Tierra. La línea de trazos indica el plano del ecuador magnético y las letras Nm ySm designa los llamados polos magnéticos norte y sur. Las líneas de campo B salen de la superficie terrestre en todo el hemisferio sur magnético y entran en ella por todo el hemisferio norte magnético. Por lo tanto, si queremos atribuir el campo terrestre a polos magnéticos, debemos suponer que los polos N magnético están distribuidos por todo el hemisferio sur y los polos S magnético lo están portodo el hemisferio norte.

Figura 1. Diagrama simplificado del campo magnético terrestre. La línea discontinua representa el eje de rotación.

Experimento
Usando una brújula, una fuente de corriente variable, un amperímetro y unas bobinas de Helmholtz de 400 espiras cada una, armamos el circuito ilustrado en la figura 2. El objetivo es poder aplicar y medir una corriente variable por lasbobinas, de modo de producir un campo magnético conocido en la posición de la brújula. También se dispuso de una regla orientada sobre el eje de las bobinas para medir la posición de la brújula sobre el eje z.

Campo magnético terrestre - M.P. Frigerio,G. La Bruna,M.G. Larreguy y J. Romani - UF 2001

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Figura 2. Circuito utilizado para la medición del campo magnético terrestre.

El métodoconsiste, en primer lugar, en determinar con la brújula la dirección del campo magnético terrestre. Luego se ubican las bobinas de modo que su plano esté en la dirección del campo magnético terrestre, o sea, que su eje esté en la dirección este-oeste. Se coloca la brújula en el centro de las bobinas y se comienza a incrementar la corriente. La aguja de la brújula se orienta en la dirección del campomagnético resultante de combinar el campo magnético de las bobinas, BH, y el terrestre, BT. Tomamos la dirección norte-sur para medir los ángulos, es decir, tomamos como θ = 0º la orientación de la aguja cuando la corriente por las bobinas es cero. El campo magnético en el centro de las bobinas de Helmholtz, BH, de radio 7,65 cm con 400 espiras, por las cuales circula una corriente I medida enAmperes es: 8 Nµ o I 640 µ o I BH = = (1) 5 5 R 0,0765 5
Norte-Sur BT BRESULTANTE (aguja de la brújula)

θ

BH

Este-Oeste

Figura 3. Representación de la dirección de los campos magnéticos, terrestre y de las bobinas.

De la figura 3 se puede deducir que:

tan (θ) =

B H ( I) BT

(2)

Resultados
Cuando θ = 45º el campo magnético de las bobinas, de la ecuación (1), es igual alterrestre. Ajustamos la corriente por las bobinas de modo que se cumpla esta condición y de esta manera determinamos el valor del campo magnético terrestre BT que fue de 1,98.10-5 T ó 0,198 G.

Campo magnético terrestre - M.P. Frigerio,G. La Bruna,M.G. Larreguy y J. Romani - UF 2001

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100 80 60

[º]

40 20 0 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03

Theta teórico

I [A]

Figura 4....