1 of 32

DETERMINACIÓ EXPERIMENTAL DEL CAMP MAGNÈTIC DE LA TERRA

​

​

JOAN MASES JOSEPH

2 of 32

OBJECTIUS

1. Conèixer l’origen del camp magnètic de la Terra.

2. Conèixer la interacció del camp magnètic de la terra amb la radiació còsmica.

3. Conèixer millor els diferents fenòmens naturals relacionats amb el magnetisme terrestre, com per exemple les aurores boreals.

4. Determinar experimentalment el camp magnètic de la Terra de diferents maneres:

- Saltant a corda amb un cable elèctric

- Amb una brúixola i una bobina de coure

- Amb un smartphone

- Amb un sensor de camp magnètic (Teslàmetre)

3 of 32

ESTRUCTURA DEL TREBALL

    • Concepte de camp magnètic
    • Components del camp magnètic
    • La Terra com a imant
    • Llei de Biot-Savart
    • Llei de Lenz-Faraday

PART TEÒRICA

    • “Saltar a corda”
    • “Seguint els passos d’Ørsted”
    • “Experimentació amb tecnologia mòbil. El camp magnètic de la Terra”
    • “Determinació del camp magnètic terrestre amb un teslàmetre”

PART EXPERIMENTAL

4 of 32

PART TEÒRICA

5 of 32

CONCEPTE DE CAMP MAGNÈTIC

Creat per un imant

Creat per un corrent elèctric

6 of 32

COMPONENTS DEL CAMP MAGNÈTIC

Component Bx: direcció N-S

Component By: direcció E-O

Component Bz: direcció perpendicular a la superfície

7 of 32

LA TERRA COM A IMANT

Nucli ric en Níquel i Ferro

Temperatura elevada

Moviment de rotació de la Terra

Efecte dinamo

8 of 32

LLEI DE BIOT-SAVART

Camp magnètic creat per un corrent elèctric en un punt de l’espai

Camp magnètic creat per una bobina circular en el seu centre

B = N · µo · I / 2 · R

9 of 32

LLEI DE LENZ-FARADAY

  • Inducció d’una força electromotriu en un conductor tancat a causa d’una variació del flux magnètic.

​

​

​

​

​

​

Φ = B · S · cosϴ

ε = - dΦ / dt = B · S · ꙍ · sin ꙍ · t

ε0 = B · S · ꙍ

10 of 32

PART EXPERIMENTAL

11 of 32

SALTAR A CORDA

v

VOLTÍMETRE

RADI (2m)

4 m

12 of 32

METODOLOGIA

Aquest experiment el vaig realitzar variant les tres magnituds de les quals depèn el camp magnètic:

1. Sensor amperímetre i el programa Multilab.

2. Tèster en modalitat voltímetre.

​

​

​

​

​

Variació de velocitat angular: 60, 70, 80, 90 i 100 (rpm)

​

Variació d’angle: 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° i 90°

​

Variació de la secció. Radi: 1, 1.25, 1.50, 1.75, 2 (m)

13 of 32

Variació de la velocitat angular

AMPERÍMETRE

  • Aplicació mòbil METRONOME BEATS
  • Radi = 2 m
  • Angle = 0° (direcció Est-Oest)
  • Gràfic Multilab: Obtenció de la intensitat màxima

​

​

VOLTÍMETRE

  • Aplicació mòbil METRONOME BEATS
  • Radi = 2 m
  • Angle = 0° (direcció Est-Oest)
  • Tèster: Obtenció del voltatge màxim

​

14 of 32

Variació de l’angle d’inclinació de l’espira

AMPERÍMETRE

  • Radi = 2 m
  • Velocitat angular: 80 rpm
  • Gràfic Multilab: Obtenció de la intensitat màxima

​

VOLTÍMETRE

  • Radi = 2 m
  • Velocitat angular: 80 rpm
  • Tèster: Obtenció del voltatge màxim

​

15 of 32

Variació de la secció

AMPERÍMETRE

  • Angle = 0° (direcció Est-Oest)
  • Velocitat angular = 80 rpm
  • Gràfic Multilab: Obtenció de la intensitat màxima

​

​

​

​

VOLTÍMETRE

  • Angle = 0° (direcció Est-Oest)
  • Velocitat angular = 80 rpm
  • Tèster: Obtenció del voltatge màxim

​

​

​

4 m 3.5 m 3 m 2.5 m 2 m

16 of 32

17 of 32

18 of 32

SEGUINT ELS PASSOS D’ØRSTED

Suport de fusta

Bobina

Resistència

Brúixola

Font d’alimentació

Suport amb pinça

19 of 32

METODOLOGIA

B terra

B bobina

B resultant

 

Col·loquem la bobina paral·lelament a la direcció S-N, de manera que provoca un camp magnètic perpendicular al component horitzontal del camp magnètic de la Terra

20 of 32

EXPERIMENTACIÓ AMB TECNOLOGIA MÒBIL

Aplicació Gauss Meter

21 of 32

  • S’obté el valor del camp magnètic de la Terra i els components d’aquest directament des de l’aplicació.

​

METODOLOGIA

Icona de la gràfica

Icona de la brúixola

22 of 32

DETERMINACIÓ DEL CAMP MAGNÈTIC TERRESTRE AMB EL TESLÀMETRE

Teslàmetre

Consola Multilog

Programa Multilab

Brúixola

Full de paper amb els punts cardinals

23 of 32

METODOLOGIA

Direcció N-S

Direcció E-O

Posició vertical

24 of 32

CÀLCULS

25 of 32

EXPERIMENT I

“SALTAR A CORDA”

​

- Amperímetre: I: sensor amperímetre

R: multímetre

​

​

- Voltímetre: ε0 multímetre

​

​

​

​

ε0 = I · R

 

 

26 of 32

EXPERIMENT II

B terra

B bobina

B resultant

 

“SEGUINT ELS PASSOS D’ØRSTED”

​

​

​

​

 

 

 

27 of 32

EXPERIMENT IV

“DETERMINACIÓ DEL CAMP MAGNÈTIC DE LA TERRA AMB EL TESLÀMETRE”

​

​

​

 

28 of 32

RESULTATS OBTINGUTS

 

EXPERIMENT

 

 

BTerra experimental (µT)

 

BTerra teòric (µT)

 

 

 

 

Saltar a corda

 

 

ꙍ variable/sensor amperímetre

25.0

45.4

α variable/sensor amperímetre

22.0

45.5

Radi variable/sensor amperímetre

23.7

45.4

ꙍ variable/sensor voltímetre

17.0

45.4

α variable/sensor voltímetre

13.0

45.4

radi variable/sensor voltímetre

19.1

45.4

 

Gaussmeter (app mòbil)

 

 

34.8

 

45.4

 

Teslàmetre

 

 

85

 

45.4

 

Bobina i brúixola

 

Component horitzontal camp magnètic

22.7

Bhoritzontal

 24.9

29 of 32

CONCLUSIONS

30 of 32

El camp magnètic de la Terra té el seu origen en l’efecte Dinamo.

El camp magnètic de la Terra protegeix el nostre planeta de la radiació còsmica i el vent solar.

La seva intervenció amb el vent solar provoca fenòmens naturals com les aurores boreals.

L’experiment que millor ha reflectit el valor del camp magnètic de la Terra ha estat el de l’aplicació mòbil Gauss Meter.

L’experiment “Saltar a corda”, en els diferents apartats, ha donat uns resultats força semblants entre ells, encara que s’han allunyat considerablement del valor real.

L’experiment del sensor teslàmetre, ha estat el més senzill de portar a terme. Però ha estat el que ha donat uns valors més desviats en comparació amb el camp magnètic real del nostre planeta.

L’experiment d’Oersted, tot i que només permet calcular el component horitzontal del camp magnètic, ha donat molt bons resultats, molt propers al valor real.

31 of 32

REFERÈNCIES BIBLIOGRAFIQUES

1. Xtec.cat: Efectes del magnetisme. Consultat el juliol de 2017. Disponible a: http://www.xtec.cat/iesemperadorcarles/webfq/elisa/magnetisme/magnetisme.htm

2. Viquipèdia: Magnetisme. Consultat el juliol de 2017 Disponible a:

https://ca.wikipedia.org/wiki/Magnetisme

3. Llibre de física de 2n de Batxillerat, Editorial McGrawHill

4. Viquipèdia: Tesla (unitat). Consultat el juny de 2017. Disponible a: https://ca.wikipedia.org/wiki/Tesla_(unitat)

5. Viquipèdia: Camp magnètic terrestre. Consultat el juliol de 2017. Disponible a: https://ca.wikipedia.org/wiki/Camp_magn%C3%A8tic_terrestre

6. Laboratori d’Electromagnetisme: Components del camp magnètic de la Terra. Consultat el juliol de 2017. Disponible a: http://www.ub.edu/gilafa/gilafa_electromag/guio6

7. Viquipèdia: Magnetosfera. Consultat el juliol de 2017. Disponible a:

https://ca.wikipedia.org/wiki/Magnetosfera

8. YouTube: Ciencia sin límite. El campo magnético de la Tierra. Realitzat per Anicet Cosialls i alumnes de l’INS Guindàvols. Consultat l’agost de 2017. Disponible a: https://www.youtube.com/watch?time_continue=395&v=g201gS2nysc

9. El Raco.cat: Determinació del camp magnètic terrestre, per David Campos Abad, INS Ximén d’Urrea de l’Alcora (Castelló). Consultat el juny de 2017. Disponible a: http://www.raco.cat/index.php/ciencies/article/viewFile/248764/333010

10. Experimentació Lliure: Experimentació amb tecnologia mòbil. Lorenzo Ramírez. Consultat el novembre de 2017. Disponible a: https://experimentaciolliure.wordpress.com/2017/03/07/experimentacio-amb-tecnologia-mobil-el-sensor-magnetic-i-el-camp-magnetic-de-la-terra/

​

32 of 32

MOLTES GRÀCIES