Los fenómenos que actualmente reciben el nombre de magnéticos

COLEGIO TABANCURA

DEPTO DE CIENCIAS/FÌSICA                                                                                      PROF: R. R

GUÍA DE ESTUDIO UNIDAD  "ELECTROMAGNETISMO"   

 IMANES

        Los fenómenos que actualmente reciben el nombre de magnéticos, fueron conocidos en su forma más simple desde tiempos muy remotos. En los años 600 A.C., los antiguos griegos ya sabían de su existencia. Thales de Mileto se entero que un mineral tenía la propiedad de atraer determinadas sustancias con características férricas (hierro, acero, etc.) a lo que se denominó magnetismo.

Este mineral llamado magnetita o piedra imán se encuentra en determinadas regiones de la tierra y se conoce como óxido magnético de fierro (Fe3 O4); la palabra magnetismo proviene posiblemente de la región de Magnesia, en la antigua Asia menor, donde se encontró dicho material.

                                                       [pic 2]     

Un trozo de magnetita constituye un imán natural y mantiene sus propiedades magnéticas casi indefinidamente, por lo que se le considera un imán permanente.

Además de los imanes naturales (magnetita), existen los llamados imanes artificiales, los que se obtienen frotando una barra metálica con características férricas  con un imán natural o simplemente dejándolos en contacto durante un cierto tiempo, sin que éste haga perder al imán natural su propiedad magnética.

Los imanes artificiales pueden ser permanentes o temporales lo cual depende de la naturaleza del metal; por ejemplo, una barra de acero frotada con magnetita constituye un imán artificial permanente. El fierro en cambio, se imana y desimanta con gran facilidad formando los imanes artificiales temporales.

POLOS DE UN IMÁN:

Si experimentamos con un imán y varios objetos metálicos pequeños (clips por ejemplo) podemos observar que el imán puede atraer varios clips en la proximidad de sus extremos y, sin embargo, no es capaz de sujetarlos con la misma fuerza a lo largo de su longitud. Esto muestra que la atracción magnética es más fuerte en sus extremos. Estos se llaman POLOS del imán.

[pic 3]

DETERMINACIÓN DE LOS POLOS DE UN IMÁN

Si se suspende una barra magnética de un hilo de nylon apuntará aproximadamente hacia la dirección Norte-Sur. El polo magnético que apunta hacia el norte se llama polo que busca el norte o, abreviadamente POLO NORTE. El otro polo que busca el sur  o, abreviadamente  POLO SUR

[pic 4]

Los imanes actúan como si tuvieran cargas magnéticas de signos opuestos en sus extremos. De esto es la costumbre  de hablar de polos magnéticos. Sin embargo si rompemos un imán en 2, cada uno de los fragmentos  actúa como si tuviese polos opuestos en sus extremos; por lo tanto, NO ES POSIBLE LA EXISTENCIA DE POLOS O CARGAS MAGNÉTICAS AISLADAS

SI UN IMÁN SE ROMPE, VUELVE A APARECER UN POLO NORTE Y UN POLO SUR EN LOS FRAGMENTOS QUE RESULTAN

A través de algunas experiencias simples se puede deducir el que podríamos llamar  PRINCIPIO DE INTERACCIÓN DE LOS POLOS; el que interpretamos como:

[pic 5]

POLOS IGUALES SE REPELEN Y POLOS DIFERENTES SE ATRAEN.

                                   [pic 6]           

CAMPO MAGNÉTICO:

Se llama campo magnético a la zona que rodea  a un imán y en la que otro  imán experimenta una fuerza de atracción o repulsión.

                                                   [pic 7]               

Para detectar un campo magnético podemos utilizar un pequeño imán o una brújula y analizar los efectos que aparecen sobre ella.

En la figura se muestran varias brújulas colocadas en el campo magnético que produce una barra imanada. La dirección del campo magnético en el punto en que se encuentra cada brújula es, precisamente, la dirección en la que apuntan éstas. Se marca ésta dirección con una flecha que apunta del polo sur de la brújula al polo norte correspondiente.

[pic 8]

Las brújulas de la figura permiten trazar líneas continuas que van del polo norte del imán a su polo sur. Se llaman líneas de campo magnético.

CARACTERÍSTICAS DEL CAMPO MAGNÉTICO

El campo magnético está determinado por las líneas de fuerza magnética (camino que sigue  una aguja-imán cuando se le mueve dentro de un campo magnético siguiendo la dirección señalada por su polo Norte). Las líneas de fuerza magnéticas no tienen existencia real, sólo se utilizan para describir un campo magnético. La línea de fuerza magnética es la línea trazada de manera que la tangente en cada uno de los puntos señala la dirección del campo.

El sentido de las líneas de Fuerza se establece convencionalmente del polo Norte  al polo Sur (pasando por el imán de sur a norte). Si el Polo es puntual, las líneas son rayos que se alejan o acercan radialmente del polo, según que este sea del Polo Norte al Polo Sur

Si el campo es originado por 2 polos de igual nombre, las líneas son también curvas, pero se rechazan de modo que se alejan las de un polo respecto del otro polo.

Las líneas de Fuerza no se cruzan ni se cortan y su máxima densidad se concentra en los polos

Una manera de graficar lo antes descrito es utilizar limaduras de hierro. Cada limadura es magnetizada por el campo magnético y actúa como una pequeña brújula apuntando en la dirección del campo magnético en el punto. Las limaduras esparcidas dibujan rápidamente el campo magnético.

Podemos observar, y ésta es una conclusión que a diferencia de lo que ocurre en un campo eléctrico, LAS LÍNEAS DE FUERZA DE UN CAMPO MAGNÉTICO NO PUEDEN SER LÍNEAS ABIERTAS, YA QUE NO SE HA PODIDO ENCONTRAR NUNCA UN POLO MAGNÉTICO AISLADO.

[pic 9]

UNIDAD DE MEDIDA DE B

En el sistema C.G.S.  la unidad de medida de la Intensidad de campo magnético es:                                    GAUSS y en el S.I. es TESLA

EL CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

La tierra se comporta como un imán que produce un campo magnético. Una prueba de esto es el que una brújula se oriente siempre en la misma dirección que coincide prácticamente con la dirección norte- sur geográfico. Esta fue la primitiva brújula usada por los primeros navegantes. Sólo en 1600 fue Williams Gilbert quién dio la primera prueba de que la tierra se comportaba como un imán que  este magnetismo era el principio donde se sustentaba la orientación Norte – Sur a través de la brújula. De lo que podemos concluir que la tierra presenta 2 polos a los cuales llamaremos polo norte magnético que es hacia donde apunta el polo norte de la aguja magnética y polo sur magnético que es hacia donde apunta el polo sur de la aguja magnética. (De acuerdo con la ley de atracción y repulsión  de los polos deberían llamarse al revés, pero para evitar confusiones se adopta la convención anterior)

                                   [pic 10]       

La figura muestra las líneas de fuerza del campo magnético terrestre. Puede observarse que el polo norte magnético no esta en el mismo lugar que el polo norte geográfico. En la actualidad, el polo norte magnético esta en el mar al norte de Canadá. La dirección del campo magnético varía lentamente pero de forma constante.

 La ubicación de los polos magnéticos es la siguiente:

POLO NORTE MAGNETICO: En la actualidad, el polo norte magnético está situado a unos 1.600 km del polo Norte geográfico, cerca de la isla de Bathurst, en la parte septentrional de Canadá, en el territorio de Nunavut. El polo norte magnético es definido como el lugar donde el campo magnético es perpendicular a la superficie, por lo que en latitudes altas son bastante imprecisas. latitud Sur, 155  Longitud  Este )

 POLO SUR MAGNETICO: En la Tierra está situado sobre la Antártida, a aproximadamente 2.600 km del polo sur magnético. Está situado sobre una meseta llana, helada y ventosa a 2.835 m de altitud sobre el nivel del mar El Polo Sur Geográfico es definido como uno de los dos puntos donde el eje de rotación de la Tierra intercepta con su superficie. Sin embargo, el eje de rotación terrestre es susceptible a cambios, por lo que esta definición no es completamente precisa. El punto de proyección del Polo Sur Geográfico a la esfera celeste da lugar al polo celeste sur.. 

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