LABORAT
LABORATORIO DE ORIO DE FÍSICA CAPITULO 12FÍSICA CAPITULO 12
MEDICIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO DE LA TIERRA MEDICIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO DE LA TIERRA
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS
LABORATORIO DE FISICA LABORATORIO DE FISICA PEREIRA PEREIRA 2004 2004
LABORATORIO DE FÍSICA CAPITULO 12
MEDICIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO DE LA TIERRA
OBJETIVOS
1. Medir la magnitud del campo magnético terrestre en la Universidad Tecnológica de Pereira BT.
2. Medir el ángulo de inclinación del campo magnético terrestre con respecto a la horizontal Φ.
. !denti"icar # di"erenciar campos magnéticos permanentes$ de a%uellos generados por la circulación de una corriente eléctrica a través de una &o&ina.
'. (álculo de la componente horizontal del campo magnético terrestre BT).
*. (álculo del campo magnético creado con las &o&inas de )elmholtz BB.
MATERIAL UTILIZADO
1. Br+,ula de tangentes.
2. Br+,ula con escala en grados. . Bo&inas de )elmhotz.
'. -uente de corriente continua &ater/a de 0 voltios. *. mper/metro de 3e#&old.
0. 4eóstato varia&le de 15 6ilo7hmios 68 . 9. (a&les de cone:ión.
PROCEDIMIENTO
1. (on la &r+,ula de tangentes u&i%ue cuidadosamente$ como se ilustra en la "igura del sur magnético de la tierra. Tenga en cuenta de nivelar previamente la &r+,ula. hora gire el plano horizontal de la &r+,ula ;5< con respecto al e,e norte=sur$ e identi"i%ue el ángulo de inclinación Φ1 %ue marca la agu,a de la &r+,ula en el plano vertical>
consigne su dato en la ta&la 12.1. 4egrese la &r+,ula a la posición original # gire este plano ;5< en sentido contrario para hallar Φ1consigne su valor en la ta&la.
2. 4epita el proceso anterior para dos lugares di"erentes dentro #?o "uera del la&oratorio # complete la ta&la 12.1.
Φ1@ 9A Φ2@ 1A Φ@ A
Φ1@ 0A Φ2@ 2;A Φ@ 1A Tabla 121
(on los datos de ta&la calcule el ángulo de inclinación promedio del campo magnético terrestre φ = !2"#
Ce las anteriores medidas$ cual es el valor %ue me,or representa el ángulo de inclinación del campo magnético Φ en PereiraD. φ = !$#
. Tome la &r+,ula con escala en grados de tal "orma %ue el sur o norte coincida con la marca ;5< del disco ó plano móvil de la &r+,ula.
'. Eit+e la &r+,ula cuidadosamente en el centro de las &o&inas de )elmholtz como se ilustra en la "igura '$ de manera %ue el e,e norte=sur de la &r+,ula "orme un ángulo de ;5< con el campo generado por las &o&inas.
*. (onecte en serie el reóstato varia&le de 15 68$ el amper/metro de 3e#&old$ las &o&inas )elmholtz # la "uente de corriente continua.
0. Fnergice el circuito # var/e lentamente la corriente en las &o&inas con el cursor del reóstato$ desde 15 m hasta un má:imo de 125 m$ tome 15 valores distintos de corriente # sus respectivos ángulos de de"le:ión$ consigne su in"ormación en la ta&la 12.2 # lleve el amper/metro a cero. 3a agu,a de la &r+,ula vista por encima puede girar con sentido horario o antihorario.
I(A) BB(T)
Tan
BTB(T)
Deflección Deflección Deflección Deflección Deflección
Horario Antihora Horario Antihora Horario Antihora Horario Antihora Horario Antihora
0,01 0,01 1,63E-05 1,63E-05 73 67 3,271 2,356 4,98E-06 6,91E-06 0,02 0,02 3,26E-05 3,26E-05 46 42 1,036 0,900 3,15E-05 3,62E-05 0,03 0,03 4,89E-05 4,89E-05 32 30 0,625 0,577 7,82E-05 8,46E-05 0,04 0,04 6,51E-05 6,51E-05 25 22 0,466 0,404 1,40E-04 1,61E-04 0,05 0,05 8,14E-05 8,14E-05 19 18 0,344 0,325 2,37E-04 2,51E-04 0,06 0,06 9,77E-05 9,77E-05 15 14 0,268 0,249 3,65E-04 3,92E-04 0,07 0,07 1,14E-04 1,14E-04 14 12 0,249 0,213 4,57E-04 5,36E-04 0,08 0,08 1,30E-04 1,30E-04 12 11 0,213 0,194 6,13E-04 6,70E-04 0,09 0,09 1,47E-04 1,47E-04 10 9 0,176 0,158 8,31E-04 9,25E-04 0,10 0,10 1,63E-04 1,63E-04 9 8 0,158 0,141 1,03E-03 1,16E-03 0,11 0,11 1,79E-04 1,79E-04 9 8 0,158 0,141 1,13E-03 1,27E-03 0,12 0,12 1,95E-04 1,95E-04 8 7 0,141 0,123 1,39E-03 1,59E-03
Uo = 1,26E-06 m kg C -2 N = 240,00 Vueltas R = 0,13 metros 5 Θ5 Θ
9. !nvierta la polaridad de la "uente la dirección de la corriente eléctrica> repita el paso anterior para completar la ta&la 12.2.
G. Cetermine el valor del error enH la medición de la corriente !$ la medición del ángulo Θ # el cálculo del campo magnético de la &o&ina BB.
;. 3ea la in"ormación %ue aparece en la chapa de caracter/sticas de las &o&inas # consigne los siguientes valoresH
• I+mero de espiras por &o&inaH I @ 2'5
• 4adio interno de la &o&inaH 4int @ 11* mm • 4adio e:terno de la &o&inaH 4e:t @ 1*5 mm • 4adio medio de la &o&inaH 4 @ 12$* mm
• 4esistencia de Bo&ina 4 @ 1$G Ω
• (orriente má:ima ! @ 0 Amperios
• Permea&ilidad magnéticaH J5@' K :15=9 m Kg C -2
AN%LISIS & GR%FICAS
1. (on cada valor de intensidad de corriente o&tenido calcule el campo magnético de la &o&ina> emplee la ecuación
* * G 5 R NI B B = µ # llene la ta&la 12.2.
2. Lra"i%ue TanΘ vs. BB en papel milimetrado. Ei las varia&les son directamente proporcionales calcule la pendiente de la grá"ica construida # e:prese su signi"icado.
3as varia&les no son directamente proporcionales$ sin em&argo$ e"ectuando una regresión de tipo e:ponencial$ la pendiente resultante "ueH
EFIT!C7 )744!7H 4 ( 10 )*
EFIT!C7 IT!)744!7H ! ( 10 )*
. (on la in"ormación del numeral anterior deduzca el valor del campo magnético terrestre BT$ compárelo con el reportado en el prein"orme$ e:pli%ue las di"erencias o similitudes.
(omo no se encontró una relación directamente proporcional de las varia&les se opto por calcular el valor promedio de BB # de TanΘ$ para con esto valores aplicar la ecuaciónH
EFIT!C7 )744!7H x Teslas x x Tan B BT B ' 1 ' 15 9G5 . 1 15 ;21 $ * 15 5*; $ 1 − − − = = Θ =
EFIT!C7 IT!)744!7H x Teslas
x x Tan B B B T ' 1 ' 15 1;9 $ 2 15 G15 $ ' 15 5*; $ 1 − − − = = Θ =
demás o&servando la pendiente resultante de la regresión potencial e"ectuada a partir de los valores de TanΘ vs. BBse o&tuvoH
EFIT!C7 )744!7H BT = '$5 x15−*Teslas EFIT!C7 IT!)744!7H BT =$5 x15−*Teslas
comparando los valores o&tenidos con el valor reportado en el prein"ormeH BT @ 5$2* :15='Teslas
