Labo Electro Vii(Incompleto)

7/31/2019 Labo Electro Vii(Incompleto)

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Aodel Centenario de Machu Picchu para el Mundo

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, Decana de Amrica)

FACULTAD DE INGENIERA DE SISTEMAS E INFORMTICAEAP: Ingeniera de Sistemas

INTEGRANTES: CDIGO :

RODRIGUEZ CAMPOS, Jess Gabriel 10200227

FLORES LAPA, Gerson Jair Jonatan 10200185

CICLO : 2011-1

PROFESOR : Galarreta

CURSO : Fsica III - Laboratorio

TRABAJO : Experimento 7

Lima, 22 de junio del 2011


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LABORATORIO DE FSICA III EXPERIENCIA 722 de junio del

2011

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NDICE

I. OBJETIVOS .................................................................................................................................... 6

III. FUNDAMENTO TERICO .............................................................................................................. 8

IV. PROCEDIMINETO ........................................................................................................................ 10

V. CUESTIONARIO ........................................................................................................................... 11


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MAGNETISMO

El magnetismo es un fenmeno fsico caracterizado por el hecho

de que, los cuerpos que poseen esta propiedad, ejercen fuerzas

de atraccin y repulsin sobre otros objetos. Determinadosmateriales poseen caractersticas magnticas y se conocen por

tanto como imanes magnetos. Todo imn tiene dos polos: el polo

norte y el polo sur (dipolo magntico). Seguramente, usted

conoce las siguientes formas de imanes: Ambos polos atraen

objetos que, por lo menos parcialmente, estn constituidos por

materiales ferromagnticos.

MATERIALES MAGNETICOSMateriales diamagnticos

Plata, cobre, bismutos, agua. Estos atenan muy poco el campo, es decir, no son magnticos.Materiales ferromagneticosHierro, cobalto, nquel. Estos intensifican el campo considerablemente.

Materiales paramagnticosPlatino, aluminio, aire. Estos intensifican el campo muy levemente.

Campo magntico de la tierra

Haciendo una simplificacin, la tierra se puede

considerar como un imn de barra, que ejerce una

fuerza de atraccin y repulsin sobre otros imanes.

Por esta razn, como bien se sabe, la aguja

imantada de una brjula se orienta hacia los polos

de la tierra a lo largo de las lneas de campo.

Tambin parece que algunos animales. Como las

palomas, utilizan el campo magntico de la tierra

para orientarse. El polo norte de una brjula indica

aproximadamente la direccin del polo norte

geogrfico. En este caso, aparentemente, existe

una contradiccin con la regla de los polos (polosopuesto => atraccin). En realidad el imn de barra terrestre se encuentra polarizado

inversamente, est contenido en el ncleo liquido exterior de la tierra y tiene una inclinacin

de unos 12 con respecto al eje de rotacin en la tierra.

Origen del campo magntico terrestre

El ncleo interno de la tierra es slido y el ncleo externo es lquido. En el ncleo liquido

exterior se produce la conveccin (movimiento circular) de la mezcla liquida de hierro, nquel

y azufre, lo que causa una corriente elctrica de magnitud inimaginable, esto origina una

induccin electromagntica en el ncleo de la tierra, que produce, a su vez, un gigantescocampo magntico.


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La brjula

Una brjula costa bsicamente de un imn apoyado

ptimamente lo que le permite rotar libremente. Por lo

general, la brjula tiene una forma pequea y sus

extremos terminan en punta. Por esta razn se habla de la

ajuga imantada de la brjula. Bajo este efecto del campo

magntico de la tierra, la aguja se orienta siguiendo el

sentido de las lneas de campo. Es decir, el polo norte de

la brjula seala aproximadamente en la direccin del

polo norte geogrfico.

Ubicacin geogrfica de los polos.

En realidad, el polo magntico sur de la tierra queda cerca del polo geogrfico norte. En el

mapa se puede ubicar exactamente el polo magntico a 74 latitud norte y 100 de longitud

oeste.

El polo magntico norte queda en el plano exactamente a 72 de latitud sur y 155 de

longitud este.

Se debe tener en cuenta que los polos magnticos se desplazan lentamente. Los valores

mencionados se refieren a mediciones de los aos 70.

Campo magntico de la Tierra

En esta seccin e conocer la brjula y se medir con ella el.

Coloque la brjula sobre la mesa y observe la direccin que indica la aguja. Gire la brjula

repetidamente en diferentes direcciones. Cmo se comporta la aguja?

a) El aguja se orienta cada vez en otra direccin

b) La aguja se orienta siempre en la misma direccin.

Consejo:

Mantenga la brjula

alejada lo suficiente de

los imanes de de barra. A

0.5 m de distancia,

influencia es todava

clara, mientras que a 1 m,

por lo general es

suficientemente escasa.


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En la grafica, la brjula esta rotulada con los puntos cardinales. Cul es

la rotulacin correcta?

Cul es la polaridad del lado de la aguja magntica que se orienta

haca el polo norte geogrfico?

I. OBJETIVOS

1. Determinar las caractersticas del campo magntico de

la tierra.

2. Determinar la componente horizontal del campo magntico terrestre en ellaboratorio.

3. Analizar el comportamiento de una barra magntica en un campo

magntico.


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II. MATERIALES

Balanzas de masas Barra Magntica y Brjula

Cronometro Calibrador Vernier

Magnetmetro


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III. FUNDAMENTO TERICO

El ngulo que forma el MeridianoMagntico respecto de la direccin del

meridiano geogrfico se llama

declinacin magntica (D) y puede estar

posicionado a la izquierda (W) o a la

derecha (E) del meridiano geogrfico.

Por convencin se estableci que las

declinaciones magnticas posicionadas

al W (oeste) del mediano geogrfico

que pasa por el lugar sern Negativas

(D-) y las que estn a la derecha o E(este) ser Positivos (D+). Estudios realizado durante muchos aos permitieron estable que la

D (declinacin magntica) mantiene un sentido de crecimiento o aumento de su valor en

grados hasta llegar un valor mximo que mantiene durante un periodo considerable para

comenzar a decrecer (disminucin de su valor en grados).

Las lneas de fuerzas salen e ingresan al ncleo de la tierra atravesando la corteza terrestre,

son tangenciales al meridiano magntico. El meridiano magntico describe un arco que

provoca que al ingresar en el polo norte magntico lo hagan en forma vertical a la superficie

terrestre. Cuando la inclinacin es horizontal las lneas de fuerza estn ubicadas en el

Ecuador Magntico y a medida que se alejan hacia los polos se inclinan hasta llegar al a

verticalidad en los polos, saliendo del polo sur e ingresando en el polo norte magntico.

La intensidad del campo magntico terrestre B en el punto dado depende de sus polosmagnticos y es tangente a la lnea de fuerza que pasa por dicho punto. Cuando una barra

magntica suspenda mediante un hilo muy delgado formando un ngulo con la

componente horizontal del campo magntico como se muestra. Si el ngulo


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Donde, I es el momento de inercia de la barra con respecto al eje de rotacin, es el

momento magntico de la barra y Bxes la componente horizontal del campo magntico

terrestre. Por definicin, el momento magntico de la barra esta dado por

= m.L (2)Donde, m es la carga magntica o tambin llamada masa magntica y L es la

distancia entre las masas magnticas. De le ecuacin (1) se deduce que

(3)El momento de inercia de un paraleleppedo rectangular de masa M que gira alrededor

de un eje, esta dado por

(4)

Por otro lado la magnitud del campo magntico B de la barra magntica, en el punto P,

tal como se muestra, se encuentra a partir de la ley de Coulomb para el campo

magntico, y viene dado por:

(5)Donde, d es la distancia desde el punto medio de la barra al punto P y m es el masa

magntica. Es el SI


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Si la barra magntica se orienta perpendicularmente al campo magntico terrestre, se

encuentra que, en el punto P, el campo magntico total, BT, est en la direccin como el

que se muestra. Cuando el ngulo = 45 entonces el campo magntico de la barra es

igual a la componente horizontal del campo magntico terrestre, es decir, Bp = Bh.

Cuando esto ocurre la ecuacin (5) se transforma en:

(6)IV. PROCEDIMINETO

4.1 Examine y reconozca cada uno de los materiales de su quipo. Realice las calibraciones

de los quipos.

4.2 Utilice las balanzas de masas y mida el valor de la masa de la barra magntica, M, en

kilogramos. Con el vernier mida las dimensiones, a y b, de la barra magntica. A

partir de estos datos medimos halle el momento de la barra magntica usando la

siguiente expresin:

( ) (7)Anota tus resultados en la Tabla 1.

TABLA 1

MASA

M(kg)

LONGITUD

a(m)

ANCHO

B(m)

MOMENTO DE INECIA

I (kg-m2)

4.3 Determina la distancia l, entre los polos magntico del imn. Para ello utilice la

brjula. Ates de realizas la medicin desaloje de la mesa de trabajo todo material

magntico, como por ejemplo, reloj, anillo, gafas, etc. Coloque barra magntica en el

centro de la mesa y con la ayuda de la brjula trace algunas lneas de fuerzas que se

salgan e los polos.

Prolongando las lneas trazadas en la direccin en que ellas parecen converger para

encontrar la posicin de os polos. Observe al Figura, mida la distancia L (distancia entre

los polos magnticos), y anote el valor en la Tabla 2


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4.4 Determine la direccin del campo magntico terrestre, retirando lo ms lejos posible

la barra magntica y coloque la brjula en el centro de la masa. Trace la direccin del

campo magntico terrestre.

4.5 Trace una perpendicular a la direccin del campo magntico terrestre y sobre esta

recta alinee la barra magntica, tal como se muestra en la figura 3. El punto p es la

interseccin de dos rectas que se han trazado.

4.6 coloque la brjula en el punto P. acercndose o alejando la barra magntica al punto

P se consigue que las agujas de la brjula forme un ngulo = 45. En esa posicin mida

la distancia d y registre este dato en la Tabla 2.

4.7 Suspenda la barra magntica de la horquilla del magnetmetro y alinela en la

direccin del campo magntico terrestre. Can la ayuda de la otra barra magnticaproduzca oscilaciones con ngulo de giros no mayores de 10 , que no tenga vibraciones

laterales. Retire todos los cuerpos magnticos unas aves que la barra este oscilando.

4.8 mida el tiempo que emplea la barra magntica en realizar 10 oscilaciones completas

y determine su periodo T. Repita esta medicin 5 veces como mnimo y registre estos

valores en la tabla 2.

N DE MEDICIONES 1 2 3 4 5

N DE OSCILACIONES

TIEMPO: t(s)

PERIODO: T(s) T=

L = ( ) m d = ( )m Bh =

Observacin: 1 nT = nanotesla = 10-9

Tesla (T)

V. CUESTIONARIO5.1 Utilice la ecuacin (6) para calcular la magnitud de la componente horizontal del

campo magntico terrestre en el laboratorio. Comparar tu respuesta para el campo

magntico de la Tierra en laboratorio con el valor terico obtenido del modelo de

referencia del campo geomagntico 2000, que se encuentra en la pgina web en lnea

http://www.ngdc.noaa.gov/cgi-bin/gmag/fldsnth2.pl y discuta las razones para las

discrepancias en los resultados.

Tabla 3 coordenadas geogrficas y altura en msnm en el patico de la FCF usando un

GPS de 100m de resolucin espacial.

# LATITUD LONGITUD ALTURA HORA LUGAR

1 12 03 36 77 04 54 95 m 12:51:00 Patio de la Facultadde Ciencias Fsicas
http://www.ngdc.noaa.gov/cgi-bin/gmag/fldsnth2.plhttp://www.ngdc.noaa.gov/cgi-bin/gmag/fldsnth2.plhttp://www.ngdc.noaa.gov/cgi-bin/gmag/fldsnth2.pl


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5.2 Qu fuentes de error considera usted que han afectado a los resultado que ha

obtenido? Cmo podra superarse tales errores?

Uno de los principales errores puede ser trabajar cerca de metales

magnticos (Ej. : un imn )

La falta de precisin al momento de trazar las lneas de fuerza de la barra

magntica

Errores personales al momento de ubicar los polos de la barra magntica.

Todas estas imprecisiones se pueden superar trabajando con materiales que se puedan

maniobrar con mayor precisin y con ayuda de un papel milimetrado, escuadras y algunos

elementos que nos puedan ser tiles.

5.3 Grafique la lnea de fuerzas de la barra magntica, sealando la posicin de los polos

magnticos y las distancias L y d.

5.4 Cules son las caractersticas del campo magntico terrestre? Cul es el

comportamiento de una barra magntica dentro de un campo magntico?

El campo magntico terrestre es el mismo que el exterior a una esfera imanada

uniformemente.

La direccin de la supuesta imanacin interna forma un ngulo de unos 15 con el eje

terrestre

Las lneas de induccin salen de la superficie terrestre por todo el hemisferio sur

magntico y entran por el hemisferio norte magntico.

Su campo magntico en todos los puntos exteriores es el mismo si es debido a una

pequea barra imanada cercana a su centro.

Al introducir una barra imanada en un campo magntico, esta se dispone si esta libre para

girar de modo que su eje coincida con la direccin del campo exterior en cual est colocada.

El porqu la orienta en la direccin del campo se le atribuye frecuentemente a fuerzas

ejercidas sobre los polos del imn.


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5.5 En qu lugar de la tierra los componentes horizontal y vertical del campo magntico

terrestre son mximos? Por qu? Explique grficamente.

Las componentes sern mximas dependiendo del lugar en que se encuentren; as la

componente horizontal es mximo en el ecuador magntico y la componente vertical ser

mxima en los polos magnticos. Esto se explica claramente por la similitud que se hace

entre las lneas de fuerza del campo terrestre con las de una esfera imanada.

Es importante que en realidad el campo magntico terrestre sea muy complicado, variando

irregularmente la inclinacin y la declinacin sobre la superficie terrestre, y variando tambin

con el tiempo el grafico nos muestra un campo magntico terrestre idealizado.

VI. CONCLUSIONES Y SEGUERENCIAS

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.

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