campo

Introducción

Este práctico consistió en determinar la magnitud de la componente horizontal del campo magnético terrestre, a partir del campo magnético que produce una bobina circular sobre un imán permanente, midiendo el periodo de oscilación del mismo. Los campos magnéticos de la tierra y de la bobina se deben alinear para su posterior suma o resta sin tener que recurrir alas operaciones vectoriales.
La existencia del campo magnético de la Tierra es conocida desde hace mucho tiempo atrás por sus aplicaciones a la navegación mediante el uso de la brújula. El campo magnético terrestre es de carácter vectorial y sabemos que su proyección horizontal señala al norte geográfico. Para estudiar las componentes de la intensidad del campo magnético terrestre se toma comosistema de referencia, en un punto de la superficie de la Tierra (en este caso Mar del Plata), un sistema cartesiano de coordenadas XYZ o sistema geográfico, en el que el norte es el norte geográfico, o proyección sobre el plano horizontal de la dirección del eje de rotación de la Tierra.

Al colocar un imán en una zona donde esté presente un campo magnético B generado por dos bobinas, seejerce un torque τ:
τ= M x B
τ=M*B*senθ
M es el momento magnético del imán y θ es el ángulo que comprende entre el vector M y el vector B. Este momento magnético tiende a alinearse con el campo magnético que se le aplica por lo que al desplazar el imán un ángulo θ, pequeño,comenzará a oscilar en torno (hilo en el centro de la misma) a su eje describiendo un movimiento armónico simple.
El cálculo del periodo:
T=2π/ω2 ; ω2= (M*B)/I (1)
Donde ω es la velocidad angular e I el momento de inercia del imán permanente respecto del eje donde se ata el hilo.


Lo que se utilizó es una bobina de Helmholtz que es dedos espiras de radio R separadas ambas una distancia d=R. Estas espiras tienen n vueltas en la cual circula una corriente i, de igual sentido en ambas, generando un campo magnético Bz (z es la dirección a lo largo del eje de las bobinas) uniforme dentro del radio R.


Esquema de una bobina de Helmholtz. Aquí se puede ver el sentidode la corriente para producir un campo magnético uniforme y de un mismo sentido.

Para determinar el campo magnético terrestre se utilizó la siguiente ecuación:
Bz = K*(N*i)/R (2)

Donde K=(32π/√125)*10-6 , [i]=mA, [Bz]=gauss, [R]=m
Como se indicaba anteriormente la dirección del campo magnético producida por la bobina sedebe alinear paralelamente al de la tierra (la horizontal) para su posterior suma de componentes en el mismo eje.
B= Bz +Bht (3)
Donde Bht es el campo magnético de la horizontal de la tierra y B es el total.

Relacionando las ecuaciones (1), (2), y (3) obtuvimos:
ω2= (M* [Bz +Bht ] )/I
A partir de esta relación se realizó una gráfica ω2 vs Bz obteniendo la pendiente M/I y laordenada al origen (M/I)*Bht.

Procedimiento
Los materiales que se necesitaron para la realización del experimento fueron los siguientes:
Un imán permanente
Una bobina de Helmholtz
Una fuente de voltaje variable
Un multímetro
Cables de conexión
Sensor de campo magnético axial y radial
Interfaces Science Workshop PascPasco-CI

Este práctico inició con la conexiónde la fuente de voltaje variable con el multímetro y estas a su vez con la bobina de Helmholtz. El sensor de campo magnético se conectó a la computadora utilizando un programa en la cual se grafica Bz vs T (periodo). Se ató un hilo fino al imán para que se realice la oscilación libre y luego se debió alinear el imán paralelo al eje de las bobinas.
Hubo que medir de 20 mA hasta 120 mA de a...