Medida del campo magnético terrestre
Objetivo
  • Aprender que la tierra es un gigantesco imán.
  • Comprobar que la corriente eléctrica crea un campo magnético.
  • Aplicar conceptos de suma vectorial y cálculo de funciones trigonométricas.
Introducción
Queremos crear, con un generador de corriente continua, un campo magnético perpendicular a la componente horizontal del campo magnético terrestre que, al desviar un cierto ángulo, la aguja de una brújula, nos permita calcular dicha componente.
Materiales
  • Generador de corriente (12 V, 1A)
  • Pinzas e hilo conductor
  • Regla milimetrada
  • Brújula
  • Celo
Realización práctica
  • 1.- Orientamos la brújula haciendo coincidir el N de la aguja con los 0º de la escala graduada.
  • 2.- Sujetamos con celo el hilo conductor a la superficie de la brújula, justamente a 1 cm de la aguja imantada y paralelo a la misma
  • 3.- Accionamos el interruptor que permite el paso de corriente y observamos el ángulo que se desvía la aguja cuando queda estabilizada, resultando ser, tras varias mediciones, de unos 36º ( Nuestro generador es muy sencillo y no nos permite, como sería deseable, variar la intensidad de corriente que supondremos, despreciando la resistencia del hilo, de 1 A.)
  • 4.-Se repite el experimento, situando el hilo a 1'5, 2 y 3 cm respectivamente de la aguja *
Brújula e hilo conductor antes de conectar a la fuente de alimentación
* El objetivo inicial, ya que no podíamos variar la intensidad, era modificar el campo magnético creado por la corriente en la aguja, variando la distancia para obtener una recta (Bth proporcional a 1/d) que nos permitiera hallar un valor más preciso pero al obtenerse ángulos muy pequeños los resultados divergían bastante y nos parecía más fiable el resultado obtenido a 1cm de distancia.
Precauciones
  • Hay que tener mucho cuidado y no mover la mesa para evitar que el alfiler se vaya al fondo si utilizamos la segunda forma de hacer flotar la aguja. Si después de varios intentos no consigues que flote, unta el alfiler con un poco de aceite y entonces será más fácil.
  • Para que te salga bien tienes que alejarlo de los objetos de hierro, como las patas de las mesa.
Explicación científica
Brújula e hilo conductor conectado a la fuente de alimentación
  • La corriente eléctrica crea a su alrededor un campo magnético, que según la ley de Biot-Savart, es proporcional a la intensidad de corriente e inversamente proporcional a la distancia al hilo.
  • Si suponemos:
µ = µ(vacío) = 4·p·10-7 N/A2
  • Entonces

Bc = 2·10-7N/A2 ·1A / 10-2 m      Bc = 2·10-5 T = 0,200 gauus
  • Si el ángulo de desviación de la aguja es a = 36º se deduce que tg a = Bc / Bth y, por tanto, la componente horizontal del campo magnético terrestre será Bth = Bc / tg a
Bth = 0,200 gauss/ 0,73 = 0,274 gauss

  • Según el Atlas Nacional (1985) la componente Bth en nuestra zona estaría alrededor de 0,250 gauss lo que supone un error no mayor que del 10% que es bastante aceptable dadas las condiciones del experimento.
Curiosidades y otras cosas
Los polos magnéticos van variando de posición lentamente con el tiempo, e incluso, con una periodicidad irregular de cientos de miles de años invierten su polaridad, lo que ha servido, entre otras cosas para demostrar la expansión de los fondos oceánicos desde las dorsales.
Bibliografía

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