Fonament del mètode emprat:

            La magnitud de la inducció o densitat de flux magnètic   β  en el centre d'una espira circular recorreguda per un corrent d'intensitat   I   ve donada per la fórmula:

on   D   és el diàmetre de l'espira i    4π·10^-7 T·m/A    és la permeabilitat magnètica en el buit, que és molt aproximadament igual a la de l'aire.

            Si s'orienta l'espira de manera que l'eix perpendicular al seu pla quedi perpendicular a la direcció Nord-sud magnètics i es situa una brúixola en el centre de l'espira, quan per l'espira no hi circuli corrent l'agulla de la brúixola indicarà la direcció Nord-sud, tal com s'indica a la fig. 1 -raoneu-ho.

fig. 1

            El procediment per fer la mesura del camp magnètic terrestre consistirà en establir un corrent per l'espira d'un valor tal que l'agulla de la búixola es desviï   45^o , és adir, indiqui la direcció Nord-est o Nord-oest, la qual cosa dependrà del sentit del corrent per l'espira.  En aquestes condicions la magnitud del camp magnètic creat per l'espira serà igual a la magnitud del camp magnètic terrestre -raoneu-ho.  Finalment només caldrà substituir a (1) el valor del corrent, que es mesurarà amb un multímetre.

            Depenent del lloc de la superfície terrestre on es faci la mesura, la component horitzontal del camp magnètic terrestre pot variar entre uns   25   i   65 μT .  Si, per exemple, l'espira té un diàmetre de   80 mm  i el valor del camp magnètic terrestre és, per exemple, de  30 μT, el corrent per desviar els esmentats   45^o  haurà de ser:

            Si en comptes d'una sola espira se'n fessin dues de juntes, per al mateix corrent anterior el camp creat es duplicaria -raoneu-ho- amb la qual cosa podríem reduir a la meitat el corrent necessari  per aconseguir aquesta desviació de  45^o .  Si considerem una bobina de   N   espires juntes, llavors podríem reduir   N   vegades el corrent necessari.  Així, podem reescriure la (1) així:

on el producte   NI   és la força magnetomotriu o excitació magnètica. 

            A les fig. 1 i 2 es pot veure una bobina de   N = 50 espires , d'un diàmetre mitjà de  80 mm  i construïda amb fil de coure esmaltat de  0,3 mm  de diàmetre.  El diàmetre de la bobina dependrà de les dimensions de brúixola utilitzada que, en aquest pràctica, té un diàmetre de  45 mm.

             La    longitud    de   cada    espira    és     π ·D = π ·80 = 251,3 mm     i   la   longitud   total   de   fil   emprat   és       N ·π ·D = 50·0,2513 = 12,57 m   als quals s'han de sumar uns   2·0,15 = 0,3 m   per als terminals de la bobina que arriben fins la regleta de connexions, com es pot veure a les fig. 1 i 2 .

fig. 2

             Les espires de la bobina estan sobreposades de manera que formen un feix d'uns   3 mm   de gruix.  Per construir aquest tipus de bobina s'ha anat marcant cada longitud d'espira amb "tipp-ex" i després s'han anat superposant les marques per construir el feix.  Finalment s'ha lligat el feix amb trossets de cinta adhesiva transparent, se li ha donat la forma circular i s'ha fixat al suport.

            A les fig. 1, 2 i 3 es pot veure el detall de la fixació de la bobina al suport, el qual també serveix per sostenir la brúixola en el centre de la bobina.  Per a aquest suport, de construcció casolana, s'ha emprat únicament cartró gris i un adhesiu per fixar les diferents parts.

fig. 3

            Amb aquestes  50 espires  el corrent obtingut a la (2) es reduirà  50 vegades:   1,91 A / 50 = 38,2 mA.

            El circuit a emprar s'indica a la fig. 4. 

fig. 4

            Relació de components:

            A la fig. 5 s'indica una manera de fer el muntatge emprant una  protoboard  i a la fig. 6, una fotografia.

 fig. 5

fig. 6

            Procediment:

            • A partir de   0 V   aneu augmentant la tensió d'alimentació fins aconseguir que la desviació de la busca de la brúixola sigui de   45^o  i anoteu el valor del corrent pel circuit.

            • Invertiu  la  polaritat  de  l'alimentació  i  anoteu  el  valor  del  corrent  per  a  una  nova  desviació  de  la  busca de   45^o . La desviació serà ara de sentit contrari a l'anterior ja que el sentit del corrent per la bobina també ho serà.

            • Feu unes quantes lectures del corrent i calculeu la seva mitjana aritmètica.

            • Si el resultat ha estat, per exemple   I = 40,5 mA , el valor de   β   serà:

            Observació:  Per obtenir més precisió en la determinació de   β   s'utilitzen les denominades bobines de Helmholtz , que són dues bobines iguals connectades en sèrie additiva i separades una distància igual al seu radi, en el centre de les quals es situa la brúixola.

Escriure un comentari