Download magnetismo - WordPress.com

MAGNETISMO:
3.1 DEFINICION:
El magnetismo es una rama de la física muy compleja ya que no puede ser
explicado únicamente mediante postulados de la mecánica clásica, por lo que aquí
trataremos brevemente algunos de los fenómenos más básicos.
El fenómeno del magnetismo era conocido ya por los antiguos griegos desde hace
más de 2000 años. Se observaba que ciertos minerales (imanes) podían atraer o
repeler pequeños objetos de hierro.1
http://www.slideshare.net/alejonce1/magnetismo-4557578
3.2 MATERIALES MAGNÉTICOS:
El comportamiento de los materiales en presencia de un campo magnético sólo
puede explicarse a partir de la mecánica cuántica, que se basa en una propiedad del
electrón conocida como espín. Se clasifican fundamentalmente en los siguientes
grupos:
o
Ferromagnéticos: constituyen los imanes por excelencia, son materiales que
pueden ser magnetizados permanentemente por la aplicación de campo
magnético externo. Ejemplos: hierro, níquel, cobalto y aleaciones de éstos.
o
Paramagnéticos: cada átomo que los constituye actúa como un pequeño imán
pero se encuentran orientados al azar de modo que el efecto magnético se
cancela. Cuando se someten a la aplicación de un B adquieren una imanación
paralela a él que desaparece al ser retirado el campo externo. Como el aluminio,
el magnesio, titanio, el wolframio o el aire.
o
Diamagnéticos: la disposición de los electrones de cada átomo es tal que se
produce una anulación global de los efectos magnéticos. Bajo la acción de un
campo magnético externo la sustancia adquiere una imanación débil y en el
sentido opuesto al campo aplicado. Como por ejemplo el bismuto, la plata, el
plomo o el agua.
3.3 CAMPO MAGNETICO
El campo magnético B es una magnitud vectorial. Puede estar producido por una
carga puntual en movimiento o por un conjunto de cargas en movimiento, es decir,
por una corriente eléctrica.
1
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/intro_magnet.html
La unidad de campo magnético en el Sistema Internacional es el tesla (T). Un tesla
se define como el campo magnético que ejerce una fuerza de 1 N (newton) sobre
una carga de 1 C (culombio) que se mueve a velocidad de 1 m/s dentro del campo y
perpendicularmente a las líneas de campo.
1 T = 10.000 gauss
Campo magnético creado por una carga puntual
Cuando una carga q se mueve con una cierta velocidad, como se muestra en la
siguiente figura, crea un campo magnético en todo el espacio.
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campo
mag_files/campo.gif
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campo
mag_files/campo_eq.gif
Dicho campo viene dado por la expresión:
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campo
mag_files/mano_derecha.gif
Dirección y sentido
Módulo
Cuando la carga q es negativa, el sentido de B es opuesto al que se muestra en la
figura. El campo magnético en la dirección del movimiento es nulo, ya que en este
caso los vectores v y ur son paralelos y su producto vectorial es cero.
Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas desplazándose por un material
conductor. Por tanto, al igual que una carga puntual, una corriente creará un campo
magnético.
Campo magnético creado por una corriente (Ley de Biot-Savart)
Si por el hilo conductor circulan n cargas qpor unidad de volumen, la corriente
viene dada por:
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campo
mag2_files/int3_eq.gif
Siendo A la sección del hilo y vd la velocidad de desplazamiento de las cargas.
Se puede representar un elemento de corriente mediante un vector de
longitud dl y sentido el sentido de circulación de la corriente.
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campo
mag2_files/campo_corr.gif
El campo magnético dB que crea el elemento de corriente de longitud dl en un
puntoP del espacio es el campo magnético que crea en ese punto una carga puntual
moviéndose a la velocidad de desplazamiento multiplicado por el número total de
cargas que contiene el elemento de corriente:
La dirección y el sentido del campo dB vienen dados por la regla de la mano
derecha, y su módulo es el módulo del producto vectorial que aparece en la
expresión anterior:
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campo
mag2_files/mano_dcha.gif
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campo
mag2_files/campocorr4_eq.gif
Dirección y sentido
Módulo
El campo total creado por el hilo en el punto P es la integral del campo creado por
el elemento de corriente extendida a todo el hilo:
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campo
mag2_files/campocorr5_eq.gif
Campo creado por una espira circular
Muchos de los dispositivos que se emplean para crear campos magnéticos cuentan
entre sus componentes con bobinas. Cada vuelta de hilo de la bobina se
denominaespira. El campo magnético producido por una espira circular en su
centro es sencillo de calcular, ya que la integral anterior se simplifica por simetría.
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campo
mag2_files/espira1.gif
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campo
mag2_files/mano_espira.gif
Para cualquier elemento de corriente dl que tomemos sobre la espira, el campo que
produce en su centro es un vector en la dirección X .
El módulo del campo dB creado por cualquier elemento de corriente viene dado
por:
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campom
ag2_files/espira3_eq.gif 2
3.4 Magnetismo terrestre:
http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Fisica/Imagenes/Tierra.gif
2
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campomag2.html
http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Fisica/Imagenes/LATIERRAESUNINMENSOI
MAN.jpg
Gilbert creyó que los polos magnéticos del globo coincidían con los geográficos, sin
embargo, La brújula no apunta siempre hacia el norte geográfico, de esto ya se habían
percatado los chinos en el siglo XII antes de Cristo y hoy día se sabe que el polo norte
geográfico está en un lugar diferente al polo magnético(polo sur magnético) hacia el
que apunta una brújula. El polo norte geográfico está en Groenlandia y el polo
magnético está en las Islas Reina Elizabeth.
Según Paul Hewitt, “No se sabe a ciencia cierta por qué la Tierra es un imán. La
configuración del campo magnético terrestre es como la de un potente imán de barra
colocado cerca del centro del planeta. Pero la Tierra no es un trozo de hierro
magnetizado como el imán de barra. Está demasiado caliente para que los átomos
individuales permanezcan alineados.
Las corrientes que fluyen en la región ígnea de la Tierra, bajo la corteza, constituyen
una mejor explicación del campo magnético terrestre.La mayoría de los estudios de
las ciencias de la Tierra piensan que el campo magnético terrestre se debe al
movimiento de partículas cargadas que giran en el interior del planeta. Dado el gran
tamaño de la Tierra, la rapidez de las partículas cargadas tendría que ser menor que
un milímetro por segundo para producir el campo.
http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Fisica/Imagenes/CorrientesDeConveccionEn
ElInteriorDeLaTierra.jpg
El calor de la Tierra se debe a la energía nuclear que se libera en el proceso de
decaimiento radiactivo. Tal vez el campo magnético de la Tierra sea producto de la
combinación de las corrientes de convección con los efectos de la rotación terrestre.
Pero se requieren otros estudios para establecer una explicación más firme.El campo
magnético de la Tierra no es estable, sino que se desplaza en el curso de las eras
geológicas. Las pruebas de este hecho vienen del análisis de las propiedades magnéticas de los estratos rocosos. Los átomos de hierro en estado de fusión tienden a
alinearse con el campo magnético terrestre. Cuando el hierro se solidifica la dirección
del campo magnético queda registrada en la orientación de los dominios magnéticos
de las rocas. Podemos medir el leve magnetismo resultante por medio de
instrumentos muy sensibles. 3
3.5 EJERCICIOS
http://pauli.fis.puc.cl/~rramirez/E_M/Html/Libro_electro_ejerciciosresueltos_Garrid
o_Narrias_I1.pdf
http://www.slideshare.net/suto/ejercicios-magnetismo
http://neuro.qi.fcen.uba.ar/ricuti/No_me_salen/MAGNETISMO/index_magn.html
3
http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Fisica/Magnetismo.html
http://profe-alexz.blogspot.com/2010/10/magnetismo-ejercicios-resueltos.html
http://www.ojocientifico.com/4453/los-10-museos-de-medicina-mas-raros-delmundo
http://www.iuma.ulpgc.es/~benito/Docencia/EyM/PDF/apuntes/problemas/compl
eto.pdf
http://www.fisicanet.com.ar/fisica/magnetismo/tp02_campo_magnetico.php#.UehB
YNI9-VV
3.6 APLICACIONES:
http://www.slideshare.net/phi89/aplicaciones-magnetismo
1.Los electroimanes la base del motor eléctrico y el transformador.
http://2.bp.blogspot.com/jWF7S50YRKQ/T8kh8RxhBnI/AAAAAAAAAEE/Ye3eOHYExhw/s1600/p.jpg
Más recientemente se utiliza para el desarrollo de nuevos materiales magnéticos ha influido
notablemente en la revolución de los ordenadores o computadoras. Es posible fabricar memorias
de un computador utilizando ‘dominios burbuja’. “Estos dominios son pequeñas regiones de
magnetización, paralelas o anti-paralelas a la magnetización global del material” y “la burbuja
indica un uno o un cero, por lo que actúa como dígito en el sistema binario empleado por los
ordenadores”.
http://2.bp.blogspot.com/a62OTRH0ctU/T8kh_sqZFzI/AAAAAAAAAEU/ds-VX3A4KO8/s1600/po.jpg
Los materiales magnéticos también son componentes importantes de las cintas y discos para
almacenar datos.Un ejemplo de alta tecnología moderna es los trenes de levitación magnética los
cuales utilizan poderosos imanes para elevarse por encima de los raíles y evitar el rozamiento.En la
exploración mediante resonancia magnética nuclear, una importante herramienta de diagnóstico
empleada en medicina, se utilizan campos magnéticos de gran intensidad.
http://2.bp.blogspot.com/-xx0UNpULtkQ/T8khDgG1hI/AAAAAAAAAEM/kC4l5fGZR2M/s320/46.png Los imanes superconductores se emplean en
los aceleradores de partículas más potentes para mantener las partículas aceleradas en una
trayectoria curva y enfocarlas.
3.7 RECURSOS:
•http://www.santillana.cl/EduMedia/fisica4.pdf
•http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Fisica/Magnetismo.html
•El Transrapid es un tren de levitación magnética construido en Alemania.
Para obtener información adicional puedes ver el s iguiente vídeo:
https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=9wU_Ib5VRDk
•http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/magnet_q
uiz1/magnet_quiz1.html
•http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/magnet_p
robl_files/magnet_probl.html
3. 8 BIBLIOGRAFIA:
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/intro_mag
net.html
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/campoma
g2.html
http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Fisica/Magnetismo.html
http://magnetismoingenieriadesistemas.blogspot.com/p/aplicaciones-delmagnetismo.html