Campo magnético Terrestre.

INTEGRANTES DEL GRUPO

OBJETIVOS

• Verificar el carácter vectorial del campo magnético.
• Establecer la dependencia de la corriente que pasa por una bobina y la intensidad del campo magnético generado en ella.
• Conocer la distribución de líneas de campo magnético producido por una bobina y por un arreglo de bobinas de Helmholtz.
• Observar el comportamiento de algunos materiales en presencia de un campo magnético para establecer la diferencia entre materiales ferromagnéticos y no ferromagnéticos
• Determinar la componente horizontal del campo magnético terrestre en el lugar.

INTRODUCCIÓN

A partir de la ley de Biot - Savart se demuestra que el campo magnético producido a la mitad de la distancia entre dos bobinas iguales y enfrentadas, separadas una distancia  igual al radio de ellas, como se muestra en la figura 1, está dado por:

                                  [pic 1]                                        (1)

Donde cada una de las bobinas tiene N espiras, radio R y fluye una corriente I a lo largo de cada una, y µ0=4π×10-7 Tm/A es la permeabilidad en el vacío. El vector unitario i está ubicado a lo largo de la línea que une los ejes de las bobinas.

Este arreglo de bobinas es conocido como bobinas de Helmholtz y produce un campo magnético relativamente uniforme sobre una región del espacio ubicado en el centro entre las bobinas.

[pic 2]

Figura 1. Arreglo de bobinas de Helmholtz

Cuando se mide el campo magnético de una bobina por la cual circula una corriente, se debe tener en cuenta el campo magnético de la Tierra.  El campo medido entre las bobinas de Helmholtz (BT), es la resultante de la suma vectorial del campo de las bobinas (BH)  con el campo magnético de la Tierra (Bt).

[pic 3]

Figura 2. Campo magnético terrestre

En la figura 2 se muestra el campo magnético terrestre, que en una primera aproximación, es el mismo que el de una esfera imantada uniformemente.  Los polos geográfico y magnético de la Tierra no coinciden, e incluso a lo largo de la historia se han producido inversiones de los polos magnéticos. Obsérvese que sin importar el lugar de la tierra, la brújula (compass en la figura) siempre apunta hacia el polo norte magnético (north magnetic pole, en la figura).

EQUIPO SUMINISTRADO

• 1 Fuente de voltaje.
• 1 Multímetro Digital.
• 1 Juego de Bobinas de Helmholtz. Cada bobina tiene 15 cm de radio y 500 espiras
• 4 Cables banana-banana.
• 4 Caimanes.
• Limadura de hierro
• 1 Trozo de Acero.
• 1 Trozo de Aluminio
• 1 Bloque plástico
• 1 Brújula.

ACTIVIDADES

1. Líneas de campo magnético producido en una bobina.

1. Establecer el comportamiento de la magnitud y la dirección del campo magnético generado a lo largo del eje alrededor de una bobina. Reportar los resultados gráficamente.

SUGERENCIA: Usar limadura de hierro y la brújula para determinar la magnitud y dirección del campo.

[pic 4]

1. Describir el comportamiento de la magnitud del campo con la variación de la corriente que se le suministra a la bobina.

[pic 5]

1. Líneas de campo magnético producido en un arreglo de bobinas de Helmholtz.

1. Establecer el comportamiento de la magnitud y la dirección del campo magnético generado a lo largo del eje alrededor del arreglo de bobinas de Helmholtz. Conectar las bobinas en serie y en paralelo y variando los sentidos y la magnitud de la corriente

Reportar los resultados gráficamente.

[pic 6]

[pic 7]

1. Establecer cuál  ventaja tiene el campo generado por un arreglo de bobinas de Helmholtz sobre el campo generado por una bobina.

[pic 8]

1. Con la limadura sobre la mesa y con las bobinas conectadas, introducir los diferentes materiales suministrados en el espacio entre las bobinas y establecer cómo su presencia afecta la distribución de líneas de campo magnético

Reportar los resultados gráficamente

[pic 9]

1. Idear e implementar un experimento mediante el cual se pueda determinar la magnitud y dirección de la componente horizontal del campo magnético de la Tierra en el centro del arreglo de bobinas de Helmholtz.

SUGERENCIA: Ayúdese de la brújula suministrada y de la magnitud y dirección del campo magnético del arreglo de bobinas de Helmholtz y recordar que el campo medido entre las bobinas de Helmholtz (BT), es la resultante de la suma vectorial del campo de las bobinas (BH) con el campo magnético de la Tierra (Bt)..

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