Medida do Campo Magnético Terrestre

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MEDIDA DO CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE
Gabriella da Silva Ribeiro
Hanne Manuella de Barros Câmara
José Ewerton Ângelo Matias Silva
Raul Gomes Leite Freitas
FIS0316 – Física Experimental II - Universidade Federal do Rio Grande do Norte – Natal
RESUMO
	O campo magnético terrestre teve sua fundamental importância nas grandes navegações, onde os navegantes utilizavam da bússola (que aponta sempre para o polo norte geográfico da Terra) para se situar geograficamente. O campo magnético da Terra ainda é utilizado na comunicação e na prospecção mineral, ou seja, identificar se em tal solo tem ou não indícios de certos tipos de mineral. Estudar o campo magnético terrestre, então, ajudou e ainda ajuda a humanidade em diversos propósitos, por isso compreendê-lo é de suma importância.
INTRODUÇÃO
O campo magnético terrestre assemelha-se a um grande dipolo magnético, cujo polo norte geográfico na verdade está próximo ao polo sul, e o polo sul geográfico está mais próximo do polo norte. Isso pode ser visualizado na figura a seguir:
Figura 1 – Campo magnético terrestre
Fonte: Mundo Educação
	A origem do campo magnético é ainda muito discutida, a teoria mais aceita é que o núcleo da terra é constituído de uma espécie de líquido extremamente denso de ferro fundido misturado com níquel e enxofre que se encontra em movimento. A localização dos polos não é estática, chegando a oscilar quilômetros em num período de apenas um ano, além disso, os polos magnéticos da terra se invertem numa escala de milhares à milhões de anos. A última inversão ocorreu a aproximadamente 780 mil anos e foi comprovada por Brunhes e Matuyama.
	O módulo do campo magnético terrestre varia entre 20-60 μT aproximadamente, mas devido às condições geológicas de determinados locais, esse valor pode variar bastante.
	Para um experimento com o intuito de determinar a componente horizontal do campo magnético da Terra em determinada região, nesse caso no laboratório, faz-se necessário o utensílio das bobinas de Helmmotz. Para isso, o campo magnético constante conhecido é sobreposto ao campo magnético da Terra, desse modo pode ser determinada a componente horizontal do campo magnético a partir do campo resultante.
	O campo magnético uniforme é gerado pelas bobinas de Helmmotz, e no centro delas está localizada uma bússola, que na ausência de outros campos magnéticos, apontará com precisão para o campo magnético terrestre. Quando for aplicada uma corrente nas bobinas, será gerado um campo magnético de intensidade de acordo com a equação 1 abaixo:
	
	
	(1)
Quando isso ocorrer, a agulha da bússola será desviada em um ângulo θ como mostrado na figura abaixo:
Figura 2 – Campos magnéticos na bússola
	A componente horizontal do campo magnético terrestre é calculado, então pela equação 2 abaixo
	
	
	(2)
OBJETIVO
	Determinar a componente horizontal do campo magnético terrestre local por comparação com um campo magnético conhecido, utilizando o campo gerado por bobinas de Helmmotz.
PARTE EXPERIMENTAL
 Materiais utilizados
6
5
4
3
2
1
Fonte: Autor.
Bússola; 
Bobinas de Helmholtz contendo 154 espiras cada arranjo; 
Multímetro digital;
Fonte de tensão; 
Chave; 
Fios de ligação;
 Procedimento Experimental
Antes de iniciar o experimento, verifique se a montagem dos equipamentos está de acordo com o esperado. As bobinas de Helmholtz devem estar orientadas com o seu eixo na direção Leste-Oeste para que o campo magnético seja perpendicular ao campo produzido pelas bobinas. Fixe a corrente limite de 1 A na fonte de alimentação durante todo o experimento. Ligue a fonte e varie o valor da tensão até obter a angulação de 20 graus, observada na bússola. Anote o valor da corrente através das bobinas medidas no multímetro para esse ângulo. Repita esse procedimento para os valores de 30 a 80 graus, variando em um intervalo de 10 graus.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Com os dados da corrente necessária para cada ângulo, e o valor com campo magnético B(T) (campo das bobinas em Tesla, cujo valor é dado pela equação 1), fez se o uso da equação 2 para chegar-se aos seguintes resultados evidenciados na tabela 1 a seguir.
Tabela 01 – Análise dos dados
	Ângulo Ɵ (em graus)
	Tangente de Ɵ
	Corrente I (A)
	B(T)
	|(BT)h|(T)
	20
	0,364
	0,022
	1,52E-05
	4,18E-05
	30
	0,577
	0,028
	1,94E-05
	3,36E-05
	40
	0,84
	0,03
	2,08E-05
	2,47E-05
	50
	1,191
	0,031
	2,15E-05
	1,80E-05
	60
	1,732
	0,033
	2,28E-05
	1,32E-05
	70
	2,747
	0,032
	2,22E-05
	8,07E-06
	80
	5,671
	0,035
	2,42E-05
	4,27E-06
Fonte: Autor
O valor médio do campo magnético terrestre encontrado foi de 2,05E-05 T. A teoria diz que o valor deve estar contido no intervalo de 20 à 60x10-5 T. Dessa forma, é interessante pensar que durante a realização do experimento alguns erros foram cometidos. Um deles, e mais influente por assim dizer, pode ter acontecido durante a leitura das correntes no multímetro este, por sua vez, estava mostrando resultados estranhos quando o grupo alterava de miliampère para ampère, os valores estavam sendo os mesmos. No entanto, o valor médio obtido pelo grupo é aceitável segundo à teoria.
Por outro lado, segundo o site NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) o campo magnético sobre Natal-Rn é da ordem de 152nT (nanotesla), como mostrado na figura a seguir. O motivo para tal diferença pode ser avaliado pelas condições geológicas do lugar a ser estudado, tal como a presença de altos relevos.
Figura 3 – Dados da NOAA
Figura 3 - Campo magnético de Natal
CONCLUSÃO
Conclui-se que é possível estimar numericamente a componente horizontal do campo magnético terrestre experimentalmente e da componente vertical, diferindo apenas pois na dedução dos cálculos, troca-se o uso do cosseno (que representa o eixo x) por seno (representando o eixo y). Além disso, que existem fenômenos que estão diretamente ligados ao campo magnético terrestre mas que não é de conhecimento comum das pessoas a ligação que é a aurora boreal – ocorre em regiões polares do norte do planeta e consiste no aparecimento de um conjunto de luzes brilhantes, no período do final da tarde para a noite, ocorrendo devido o contato entre o campo magnético e elétrons provenientes de ventos solares que gera fótons de luz que variam entre vermelho e verde.
REFERÊNCIAS
MUNDO DA EDUCAÇÃO, Campo magnético da Terra. Disponível em: https://www.infoescola.com/fisica/campo-magnetico-da-terra/ Acesso em : 13/11/2017.
NCEI, Magnetic Field Calculator. Disponível em: <https://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web/#declination>. Acesso em: 13/11/2017