INTRODUCCINEl campo magntico terrestre es un fenmeno natural originado por los movimientos de metales lquidos en el ncleo del planeta y est presente en la Tierra y en otros cuerpos celestes como el Sol. Se extiende desde el ncleo atenundose progresivamente en el espacio exterior (sin lmite), con efectos electromagnticos conocidos en la magnetosfera que nos protege del viento solar, pero que adems permite fenmenos muy diversos como la orientacin de las rocas en las dorsales ocenicas, la magneto recepcin de algunos animales y la orientacin de las personas mediante brjulas. Una brjula apunta en la direccin Sur-Norte por tratarse de una aguja imantada inmersa en el campo magntico terrestre: desde este punto de vista, la Tierra se comporta como un imn gigantesco y tiene polos magnticos, los cuales, en la actualidad, no coinciden con los polos geogrficos. El Polo Norte Magntico se encuentra a 1800 kilmetros del Polo Norte Geogrfico. En consecuencia, una brjula no apunta exactamente hacia el Norte geogrfico; la diferencia, medida en grados, se denomina declinacin magntica. La declinacin magntica depende del lugar de observacin, por ejemplo actualmente en Madrid (Espaa) es aproximadamente 3 oeste. El polo Norte magntico est desplazndose por la zona norte canadiense en direccin hacia el norte de Alaska.

MARCO TERICOImn Son aquellos cuerpos quepueden ser naturales o artificiales; o bien permanentes o temporales que tienen la propiedad de producir un campo magntico en su exterior, el que es capaz de atraer al hierro, as como tambin al nquel y al cobalto. Entre los cuerpos que poseen magnetismo en forma natural tenemos a la magnetita (Fe3O4).Hoy sanemos que los tomos de una sustancia magnetita (imn) son ellos mismos pequeos imanes, la causa de este magnetismo de los tomos es el movimiento de los electrones .Lo tomos de un material no magntico (madera) no poseen esta propiedad. Un imn artificial es un cuerpo de material ferromagntico al que se ha comunicado la propiedad del magnetismo, ya sea mediante frotamiento con un imn natural o por la accin de corrientes elctricas aplicadas en forma conveniente (electro imanacin).Y un imn temporal pierde sus propiedades una vez que cesa la causa que provoca el magnetismo. Dichos imanes estn fabricados en hierro dulce (con un contenido muy bajo en carbono).Polos de un imnSe llama polo magntico o polos del imn a las zonas donde se concentran los efectos magnticos externos del imn. Si se suspende el imn de manera que puede oscilar libremente, adoptar siempre la misma posicin coincidiendo su eje con el meridiano geogrfico. El polo que se orienta hacia el norte geogrfico se llama polo norte magntico (N) y el otro se llama polo magntico sur (S). A la parte intermedia se llama zona neutra. Sustancia MagnticaEst constituido por pequeos imanes moleculares alineados perfectamente, Un iman puede perder sus propiedades magnticas fundamentalmente a dos razones:1. Cuando se golpea bruscamente provocndole un desorden molecular2. Cuando es calentado hasta alcanzar un temperatura caracterstica conocida con el nombre de temperatura de CURIESustanciaTemperatura (C)

Hierro750

Niquel350

Cobalto1100

Ferrita218

Magnetismo TerrestreEl magnetismo de la Tierra es el resultado de una dinmica, ya que su ncleo de hierro de la Tierra no es slido. Por otra parte, en la superficie terrestre y en la atmsfera se generan diversas corrientes elctricas producidas por diversas causas, adems de un intercambio constante de electricidad entre el aire y la Tierra.Angulo de declinacin ()El norte de la aguja de u a brjula equilibrada no seala exactamente el Norte geogrfico de la tierra, esto se debe a que los polos magnticos de la tierra no coinciden con los polos geogrficos terrestres.El ngulo entre la aguja equilibrada en un plano horizontal y el meridiano terrestre es llamado ngulo de declinacin .Este ngulo vara de un lugar a otro.Angulo de inclinacin ()Analizando las lneas de fuerza del campo magntico terrestre, en muchos puntos de la superficie se observa que estas lneas magnticas son inclinadas con respecto la horizontal formando un ngulo denominado ngulo de inclinacin.La inclinacin magntica varia de un lugar a otro. Con una brjula la inclinacin magntica se mide equilibrando la aguja en un plano vertical.

MATERIALES- 1 Magnetmetro- 1 Balanza de 3 pesas- Barra de metal , imn , brjula- 1 Cronometro-1 Vernier

PROCEDIMIENTOSExaminamos y reconocemos cada uno de los materiales de nuestro equipo. Realizamos las calibraciones de los equipos.

Utilizamos la balanza de masas y medimos el valor de la masa de la barra magntica, , en kg.

Con el vernier medimos las dimensiones, y , de la barra magntica.

A partir de estos datos medidos hallamos el momento de inercia de la barra magntica usando la siguiente expresin:

Anotamos nuestros resultados en la Tabla 1.

Tabla 1Masa

Longitud

Ancho

Momento de Inercia

Determinamos la distancia, , entre los polos magnticos del imn. Para ello utilizamos la brjula. Antes de realizar la medicin desalojamos de la mesa de trabajo todo material magntico, como por ejemplo, reloj, anillos, gafas, etc. Colocamos la barra magntica en el centro de la mesa y con la ayuda de la brjula trazamos algunas lneas de fuerza, que se salgan de los polos.

Prolongamos las lneas trazadas en la direccin en que ellas parecen converger para encontrar la posicin de los polos magnticos. As como la figura 1, medimos la distancia L (distancia entre los polos magnticos) y anotamos el valor en la Tabla 2.

Figura 1

Determinamos la direccin del campo magntico terrestre, retirando lo ms lejos posible la barra magntica y colocamos la brjula en el centro de la mesa. Trazamos la direccin del campo magntico terrestre.

Trazamos una perpendicular a la direccin del campo magntico terrestre y sobre esta recta alineamos la barra magntica, tal como se muestra en la Figura 2. El punto P es la interseccin de las 2 rectas que se han trazado.

Figura 2

Colocamos la brjula en el punto P. Acercando o alejando la barra magntica al punto P se consigue que las agujas de la brjula formen un ngulo . En esta posicin medimos la distancia y registramos este dato en la Tabla 2.

Suspendemos la barra magntica en la horquilla del magnetmetro y la alineamos en la direccin del campo magntico terrestre. Con la ayuda de otra barra magntica producimos oscilaciones con ngulos de giro no mayores de 10, que no tenga vibraciones laterales. Retiramos todos los cuerpos magnticos una vez que la barra est oscilando.

Medimos el tiempo que emplea la barra magntica en realizar 10 oscilaciones completas y determinamos su periodo . repetimos esta medicin 5 veces como mnimo y registramos estos valores en la Tabla 2.

Para hallar , se utiliza la siguiente frmula:

Tabla 2N DE MEDICIONES

N DE OSCILACIONES

TIEMPO:

PERIODO:

Conclusiones Y SUGERENCIAS No se puede determinar la direccin del campo magntico terrestre a travs de la brjula. Por las alteraciones que pueda tener esta o la alteracin de cuerpos cargados. El plano vertical que contiene a Ht (meridiano magntico) no coincide en general con el meridiano geogrfico. En esta prctica hemos estudiado el componente tangencial del campo terrestre, para ello nos hemos basado en dos relaciones, primero en la fuerza que hace que un imn tienda a su posicin de equilibrio, por lo que poniendo uno en un pndulo y desvindolo un cierto ngulo hemos podido hallar una relacin entre el momento magntico del imn y la componente tangencial del campo en el que se mueve, que en este caso es el terrestre. Despus hemos calculado otra relacin gracias a las posiciones de gauss, que nos relacionan la desviacin de la aguja conforme vamos acercado el imn a esta, una vez tenemos las dos relaciones podemos hacer un sistema de ecuaciones y hallar cada una por su parte. Con esto hemos obtenido unos valores que a priori son del orden de magnitud de los esperados porque el campo magntico de la tierra es del orden de 0.1 gauss, y un gauss es 10-4 Teslas. El valor terico de Bt=2.2*10-5T, que como vemos esta dentro del rango de error de nuestro valor.

CUESTIONARIO1. Con la ecuacin (6) para calcular la magnitud de la componente horizontal del campo magntico terrestre en el laboratorio. Compare su respuesta para el campo magnetico de la tierra en el laboratorio con el valor teorico obtenido del modelo de referencia del campo geomagnetico 2000, que se encuentra en la pgina web en linea http://www.ngdc.noaa.gov/cgi-bin/seg/gmag/fldsnth2.pl y discuta las razones para la discrepancias en los resultados.

Tabla 3 - Coordenadas geogrficas y altura en msnm en el patio de la FCF usando un GPS de 100 m de resolucin espacial.

#LATITUDLONGITUDALTURAHORALUGAR

112 03 3677 04 5495 m12:51:00Patio de la Facultad de Ciencias Fsicas

Por medio de los datos obtenidos en la experiencia, los cuales han sido colocados en las tablas, reemplazndolos en la ecuacin (6) obtenemos que la intensidad del campo obtenidoser:Bx=4.5147x10-4

2. Qu fuentes de error considera usted que han afectado a los resultados que ha obtenido? Cmo podran superarse estos errores?

La cercana de cualquier tipo de cuerpos magnetizados pudo haber alterado la direccin que marcaba la brjula; (ejemplo: la presencia cercana de un imn).La falta de precisin de los instrumentos utilizados para hallar los polos magnticos.El movimiento pendular no fue el ideal, dependa de la habilidad del experimentador.El cronometro deben estar buenas condiciones antes de empezar el laboratorio.

Esto inconvenientes se podran superar tratando de aislar el rea de trabajo de cualquier objeto magntico que pueda perturbar el experimento y trabajar usando correctamente los materiales como la brjula en la barra magntica para evitar descomponerla o romper

3. Grafique la lnea de fuerza de la barra magntica, sealando la posicin de los polos magnticos y las distancias L y d.

4. Cules son las caractersticas del campo magntico terrestre? Cul es el comportamiento de una barra magntica dentro de un campo magntico?

Las caractersticas son:El campo magntico terrestre es uniforme. La intensidad del campo es proporcional a la fuerza que ejerce sobre un imn.La intensidad del campo es mayor cerca de los polos y ms dbiles cerca de la lnea ecuatorial.La declinacin es positiva para una desviacin hacia el este del campo con respecto al norte verdadero.

Cuando una barra magntica es introducida en un campo magntico suspendida con un hilo delgado forma un ngulo con la componente horizontal del campo magntico terrestre e inicia un movimiento oscilatorio debido al torque producido por la fuerza magntica que acta sobre la barra magntica.

Cuando un pequeo imn permanente se sita en el interior de un campo magntico, tiende a orientarse por s mismo, de modo que el polo norte seale en la direccin y sentido de B. Existe una fuerza f1 actuando sobre el polo norte en la direccin y sentido de B y otra, f2, igual pero opuesta, sobre el polo sur. La intensidad del polo del imn q se define como el cociente entre el valor de la fuerza ejercida sobre el polo y el valor del campo magntico: q =f / B Si adoptamos el convenio de signos de que el polo norte es + y el polo sur -, la fuerza sobre un polo puede escribirse vectorialmente como:

A partir de :

Vemos que existe un momento o par que acta sobre un imn situado en un campo magntico. Si l es un vector que seala del polo sur al polo norte con el valor de la distancia entre ellos el momento es

La unidad de m en el SI es el ampere-m2 (A-m2) al ser (A-m) la unidad de la intensidad del polo (q), as el par sobre el imn en funcin de m:

Las lneas de B se dibujan al igual que se hizo con E, es decir, paralelas a B en cada punto e indicando el mdulo mediante la densidad de lneas

5. En qu lugar de la Tierra los componentes horizontal y vertical del campo magntico terrestre son mximos? Por qu? Explique grficamente.

Las lneas de fuerza del campo magntico terrestre tienen su poder mximo en las cercanas de los polos magnticos, pero la fuerza horizontal la tiene en las cercanas del ecuador magntico. En cualquier otro punto intermedio, la lnea de fuerza total se descompone en: a) Un componente vertical llamado Z. b) Un componente horizontal llamado H. A medida que la latitud magntica aumenta, la componente horizontal H va decreciendo, en consecuencia la fuerza directriz que mantiene a la aguja de un comps en el meridiano magntico, ir disminuyendo. En las vecindades de los polos magnticos la componente horizontal H es cero y el comps magntico no se orienta. Supongamos un lugar A, mostrado en la figura con una lnea de fuerza total T, a un ngulo de inclinacin de ella se deduce