Analizis Del Magnetismo

Índice

Análisis del magnetismo

 Tipos de imanes ………………………………… 3

 inseparabilidad de los polos magnéticos ……... 4

 Fuerza entre polos magnéticos ………………... 5

 Campo magnético………………………………. 6

 Magnetismo terrestre……………………………. 7

 Densidad de flujo……………………………….. 8

 Intensidad del campo magnético y permeabilidad magnética ...9

 Teorías del magnetismo………………………… 10

 Propiedades magnéticas de los materiales ……… 11

- Paramagnetismo

- Diamagnetismo

- Ferromagnetismo

 Intensidad del campo magnético ……………………. 12

 Campos magnéticos producidos por una corriente ……. 13

 Conductor rectilíneo…………………………………….. 14

 Conductor circular……………………………………… 15

 Solenoide ……………………………………………… 16

 Conclusiones…………………………………………. 17

 Bibliografías…………………………………………….18

Introducción

¿Qué es el magnetismo?

El magnetismo es la fuerza de atracción que ejercen determinados cuerpos, como los imanes, en una región del espacio denominada campo magnético. Existen cuerpos que por su composición poseen propiedades magnéticas (como la piedra magnetita) y se denominan imanes naturales. Pero también hay otros, conocidos como imanes artificiales, que adquieren esas propiedades por frotación con otro imán, o bien al recibir una corriente eléctrica (como ocurre con ciertos alambres enrollados en forma de espiral). Los imanes poseen dos polos, uno negativo y otro positivo. Si se enfrentan dos cuerpos imantados, los polos iguales se repelen y los opuestos se atraen. El magnetismo puede transmitirse de un objeto a otro, fenómeno conocido como imantación. Además, en ciertos casos, los imanes son capaces de inducir corrientes eléctricas.

Los polos iguales se repelen: al enfrentarse polos iguales, el campo magnético tiende a separarse y la atracción magnética se debilita tanto que aparece un espacio neutral.

¿Qué es un imán?

Un imán es un material que tiene la capacidad de producir un campo magnético en su exterior, el que es capaz de atraer al hierro, así como también al níquel y al cobalto.

Existen imanes de origen natural y otros fabricados de forma artificial. Generalmente, aquellos que son naturales manifiestan sus propiedades en forma permanente, como es el caso de la magnetita o Fe304. Los imanes artificiales se pueden crear a partir de la mezcla o aleación de diferentes metales. Otra forma de generar el magnetismo es mediante el principio que opera en los electroimanes, cuyo artículo también puedes leer en este sitio.

Tipos de Imanes

Aquel cuerpo capaz de producir un campo magnético propio, de forma tal que atraiga al hierro, el cobalto y el níquel, se denomina imán.

Este material presenta una mayor capacidad de atracción sobre sus extremos, y pueden clasificarse de acuerdo a su origen o composición.

IMANES NATURALES: se refiere a minerales naturales, los cuales tienen la propiedad de atraer elementos como el hierro, el níquel, etc.

La magnetita es un imán de este tipo, compuesto por óxido ferroso férrico, cuya particularidad principal consiste en atraer fragmentos de hierro natural. I

MANES ARTIFICIALES: esta denominación recae sobre aquellos cuerpos magnéticos que, tras friccionarlos con magnetita se transforman de manera artificial en imanes. Según la perduración de sus propiedades magnéticas:

IMANES TEMPORALES: los imanes temporales están conformados por hierro dulce y se caracterizan por poseer una atracción magnética de corta duración.

IMANES PERMANENTES: con este término se alude a aquellos imanes constituidos por acero, los cuales conservan la propiedad magnética por un tiempo perdurable.

Inseparabilidad de los polos magnéticos

El otro polo apunta hacia el sur y se llama polo sur.

Un hecho conocido es que cuando se acercan dos imanes entre sí, cada uno ejerce una fuerza sobre el otro. La fuerza puede ser de atracción o de repulsión y se manifiesta aun si los imanes no se tocan. Cuando se acerca el polo norte de un imán al polo norte de otro imán, la fuerza entre ellos es de repulsión. De la misma manera, si se acercan los polos sur de dos imanes, la fuerza es de repulsión. Sin embargo, si se acerca el polo norte de un imán al polo sur de otro imán, la fuerza entre ellos es de atracción.

Nos recuerdan a las fuerzas entre cargas eléctricas: polos iguales se repelen, y polos opuestos se atraen. Sin embargo, no confunda los polos magnéticos con las cargas eléctricas. Son muy diferentes. Una diferencia importante es que una carga eléctrica positiva o negativa puede aislarse fácilmente. Sin embargo, nunca se ha observado un polo magnético aislado. Si se corta un imán de barra a la mitad, no se obtiene un polo norte y un polo sur aislados. En vez de ello, se producen dos nuevos imanes, cada uno con sus polos norte (N) y sur (S). Si seguimos cortando los imanes, se producirán más imanes, cada uno con su polo norte y su polo sur.

Fuerza entre polos magnéticos

De acuerdo con la teoría clásica, los átomos individuales de una sustancia magnética son, en efecto, diminutos imanes con polos norte y sur. La polaridad magnética de los átomos se basa principalmente en el espín de los electrones y se debe, solo en parte, a sus movimientos orbitales alrededor del núcleo No

Deben tomarse muy en serio los diagramas de este tipo, ya que aún se ignoran muchos aspectos relacionados con el movimiento de los electrones.

Campo magnético

Los campos magnéticos son generados por cargas en movimiento. En este principio fundamental se apoya gran parte de lo que se verá a continuación en el estudio del electromagnetismo. El funcionamiento de motores eléctricos,

Generadores, transformadores y una variedad interminable de instrumentos industriales requiere el conocimiento de los campos magnéticos.

Dichas regiones se llaman campos magnéticos. Así como las líneas del campo eléctrico fueron útiles para describir los campos eléctricos, las líneas de campo magnético, llamadas líneas de flujo, son muy útiles para visualizar los campos

Magnéticos. La dirección de una línea de flujo en cualquier punto tiene la misma dirección de la fuerza magnética que actuaria sobre un polo norte imaginario, aislado y colocado en ese punto.

(a)Las líneas de flujo magnético están en la dirección de la fuerza que se ejerce

Sobre un polo norte. (b)Las líneas de flujo cercanas a una barra imantada.

(a)Las líneas de flujo magnético entre dos polos magnéticos diferentes

(b)Líneas de flujo magnético entre dos polos magnéticos

Magnetismo terrestre

El patrón de las líneas de campo es como si hubiera un imán de barra imaginario dentro de la Tierra. Puesto que el polo norte (N) de la aguja de una brújula apunta hacia el norte, el polo sur magnético de la Tierra está en el polo norte geográfico de la Tierra, con la letra S en el imán de barra imaginario dentro de la Tierra. Recuerde que el polo norte de un imán es atraído hacia el polo sur de otro imán. Sin embargo, al polo de la Tierra que está en el norte generalmente se le llama el “polo norte magnético” o “norte geomagnético”, simplemente porque está en el norte. Del mismo modo, el polo magnético sur de la Tierra, que está cerca del polo geográfico sur, es el polo norte magnético (N). Los polos magnéticos de la Tierra no coinciden con los polos geográficos,

Que están sobre el eje de rotación de la Tierra. El polo norte magnético, por ejemplo, está en el ártico canadiense, a unos 900 km del polo norte geográfico, o “norte verdadero.

Densidad del flujo

Se puede realizar una descripción análoga de un campo magnético considerando al flujo magnético o que pasa a través de una unidad de área perpendicular. A esta razón se le llama densidad de flujo magnético.

La densidad de flujo magnético en una región de un campo magnético es el

Número de líneas de flujo que pasan a través de una unidad de área perpendicular en esa región.

La unidad del flujo magnético en el SI es el weber (Wb). La unidad de densidad de flujo debe

Ser entonces webers por metro cuadrado, que se redefine como tesla (T). Una antigua unidad que todavía se usa hoy es el gauss (G).

En cualquier punto ubicado en un campo magnético se ve afectada fuertemente por la naturaleza del medio o por la naturaleza del material que se ha colocado en dicho medio. Por esta razón, es conveniente definir un nuevo vector de campo magnético, la intensidad del campo magnético H, la cual no depende de la naturaleza de un medio. En cualquier caso, el número de líneas establecidas por unidad de área es directamente proporcional a la intensidad del campo magnético H.

Intensidad del campo magnético y permeabilidad magnética

Los campos magnéticos generados por las corrientes y que se calculan por la ley de Ampere o la ley de Biot-Savart, se caracterizan por el campo magnético B medido en Teslas. Pero cuando los campos generados pasan a través de materiales magnéticos que por sí mismo contribuyen con sus campos magnéticos internos, surgen ambigüedades sobre que parte del campo proviene de las corrientes externas, y que parte la proporciona el material en sí.

La permeabilidad de una sustancia se describe la forma en que responde el material y los efectos del campo en el material. Una sustancia con una permeabilidad magnética o bien magnetizará sí mismo en la dirección del campo o en oposición a ella. Así, dependiendo de la permeabilidad, la sustancia o será atraído o repelido por el campo.

Teorías del magnetismo

Los primeros fenómenos magnéticos observados se relacionaron con fragmentos de piedra de imán o magnetita (un oxido de hierro) encontrada cerca de la antigua ciudad de Magnesia hace aproximadamente 2000 anos. Se observo que estos imanes naturales atraían pequeños trozos de hierro no magnetizado. Esta fuerza de atracción se conoce como magnetismo, y al objeto que ejerce una fuerza magnética se le llama imán.

Si una barra imantada se introduce en un recipiente que contenga limaduras de hierro y enseguida se retira, se aprecia que los minúsculos fragmentos de hierro se adhieren más fuertemente a las áreas pequeñas cercanas a los extremos. Estas regiones donde parece concentrarse la fuerza del imán se llaman polos magnéticos.

La atracción que ejercen los imanes sobre el hierro no magnetizado y las fuerzas de interacción que surgen entre los polos magnéticos actúan a través de todas las sustancias.

Propiedades magnéticas de la materia

Diamagnetismo y paramagnetismo

Se dice que tales materiales son diamagnéticos, y la propiedad recibe el nombre de diamagnetismo. Por otra parte, los materiales con una permeabilidad ligeramente mayor que la del vacío se dice que son paramagnéticos. Estos materiales son atraídos débilmente por un imán poderoso.

Ferromagnetismo

Sólo unos cuantos materiales, como hierro, cobalto, níquel, acero y aleaciones de estos metales, tienen permeabilidades extremadamente altas, que van desde algunos cientos hasta varios miles de veces mayores que la correspondiente al espacio vacío. De dichos materiales, que son fuertemente atraídos por un imán, se dice que son ferromagnéticos.

Intensidad del campo magnético

En el sistema métrico, una unidad de intensidad del campo eléctrico es el newton por coulomb (N/C). La utilidad de esta definición radica en que si se conoce el campo en un punto dado, podemos predecir la fuerza que actuar. Sobre cualquier carga situada en ese punto. Puesto que la intensidad del campo eléctrico se define en términos de una carga positiva, su dirección en un punto cualquiera es la misma que corresponderá a la fuerza electrostática sobre una carga positiva en ese mismo punto. La dirección de la intensidad del campo eléctrico E en un punto en el espacio es la misma que la dirección en la que una carga positiva se movería si se colocara en ese punto.

Sobre esta base, el campo eléctrico en la vecindad de una carga positiva +Q será hacia afuera, o alejándose de la carga, como se indica en la figura 24.3a. En la proximidad de una carga negativa — Q, la dirección del campo será hacia dentro, o acercándose la carga. Cabe recordar que la intensidad del campo eléctrico es una propiedad asignada al espacio que rodea a un cuerpo cargado. Alrededor de la Tierra existe un campo gravitacional, haya o no una masa colocada sobre ella. De forma similar, alrededor de un cuerpo cargado existe un campo eléctrico, haya o no una segunda carga localizada en el campo.

(a) El campo en la proximidad de una carga positiva tiene una dirección radial hacia fuera en cualquier punto, (b) El campo se dirige hacia dentro o hacia una carga negativa.

Campos magnéticos producidos por una corriente

Como una carga en movimiento produce un campo magnético, una corriente de cargas también produce un campo magnético. El campo magnético que rodea a un alambre que conduce corriente se puede visualizar colocando una serie de brújulas en torno a un conductor y haciendo pasar por él una corriente.

Las brújulas en torno a un conductor y haciendo pasar por la corriente, y muestran que tiene un patrón de círculos concéntricos en torno al alambre. Cuando la corriente cambia de dirección, las brújulas se voltean, indicando que cambia también la dirección del campo magnético.

Las brújulas indican la forma circular del campo magnético que rodea a un alambre que conduce corriente eléctrica.

Conductor rectilíneo

La fuerza que experimenta una partícula cargada que se mueve en un campo magnético es perpendicular a la dirección del campo magnético (y perpendicular a la dirección de la velocidad de la partícula), mientras que la fuerza ejercida por un campo eléctrico es paralela a la dirección del campo (y no depende de la velocidad de la partícula).

La regla de la mano derecha, en sus diferentes expresiones,

Permite determinar las direcciones del campo magnético, y las direcciones de las fuerzas que éstos ejercen, así como las direcciones de corrientes eléctricas o las direcciones de la velocidad de partículas cargadas

Conductor circular

La trayectoria de una partícula cargada que se desplaza en un plano perpendicular a un campo magnético uniforme es un círculo, como mostraremos a continuación. El campo magnético está dirigido hacia dentro del papel, como se representa con ’s. Un electrón en el punto P se está moviendo hacia la derecha, y la fuerza sobre él en ese punto es hacia abajo, como se indica en la figura (use la regla de la mano derecha e invierta la dirección ya que se trata de una carga negativa). El electrón se desvía entonces hacia la parte inferior de la página. Un momento después, por ejemplo, cuando ha llegado al punto Q, la fuerza sigue siendo perpendicular a la velocidad, como

Se indica. Puesto que la velocidad siempre es perpendicular a la magnitud de no v cambia (el electrón se mueve con rapidez constante.

Solenoide

Un solenoide consiste en un devanado de muchas vueltas de alambre, enrolladas en forma helicoidal.

Un solenoide está dada por donde N es el número de espiras, 1 es la corriente en amperes y L es la longitud del solenoide en metros.

Ejemplo

Un solenoide se construye devanando 400 vueltas de alambre en un núcleo de hierro de 20 cm. La permeabilidad relativa del hierro es de 13 000. ¿Qué corriente se requiere para producir una inducción magnética de 0.5 T en el centro del solenoide?

Plan: Dado que se nos proporcionó la permeabilidad relativa, necesitamos multiplicar por ¡u para encontrar el valor de ¡u que usaremos en la ecuación (29.16), lo cual nos permitirá

Resolver para la corriente I.

Solución: La permeabilidad relativa es 13 000, así que partiendo de la ecuación (29.6), ¬¬

Tenemos

Conclusiones

Pues con este trabajo aprendí que el magnetismo y sus diferentes conceptos

Son muy interesantes.

Y que hay varios tipos de imanes como los de herradura, los de barra, los flexibles, y los cerámicos,

Y además con este trabajo se da a conocer los conceptos del Análisis del magnetismo.

Bibliografías

La mayoría de la información la saque del libro de:

124991643-FISICA-PAUL-E-TIPPENS-7MA-EDICION-REVISADA-pdf

De las paginas 479, 480, 481 del capítulo 24

Y la demás de los siguientes libros

Fisica-Ciencias-Ingenieria-Vol-02-Giancoli

Capitulo 27, paginas: 707, 710

Capitulo 28, paginas 734, 746, 749

FÍSICA CONCEPTUAL

Capitulo 24, paginas: 459, 460

Fisica-para-Ciencias-e-Ingenieria-Vol-01-Giancoli

Física-general-Héctor.-Pérez-Montiel

Paginas: 459

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