Matematica

Índice

Introducción ---------------------------------------------------------------------------------- 04

Campo magnético --------------------------------------------------------------------------- 05

Naturaleza del magnetismo ---------------------------------------------------------------- 05

Campo magnético de un imán ------------------------------------------------------------- 06

Campo magnético de una corriente ------------------------------------------------------- 06

Líneas de Campo magnético. -------------------------------------------------------------- 06

Fuerza de Lorentz --------------------------------------------------------------------------- 07

Historia --------------------------------------------------------------------------------------- 07

Nombre -------------------------------------------------------------------------------------- 08

Uso -------------------------------------------------------------------------------------------- 08

Propiedades Del Campo Magnético ------------------------------------------------------ 09

Fuentes del campo magnético ------------------------------------------------------------- 12

Campo magnético producido por una carga puntual ----------------------------------- 12

Campo magnético producido por una distribución de cargas ------------------------- 13

Inexistencia de cargas magnéticas aisladas ---------------------------------------------- 13

Energía almacenada en campos magnéticos --------------------------------------------- 14

Determinación del campo de inducción magnética B ---------------------------------- 15

Campo magnético en relatividad, Campo medido por dos observadores ------------ 17

Campo creado por una carga en movimiento -------------------------------------------- 17

Unidades y magnitudes típicas ------------------------------------------------------------ 18

Conclusión ----------------------------------------------------------------------------------- 19

Introducción

El magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que enlaza ambas fuerzas, es el tema de este curso, se denomina teoría electromagnética. La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo. Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atómica de la materia.

Campo magnético

El magnetismo está muy relacionado con la electricidad. El Electromagnetismo es la parte de la Física que estudia la relación entre corrientes eléctricas y campos magnéticos. Una carga eléctrica crea a su alrededor un campo eléctrico. El movimiento de la carga eléctrica produce un campo magnético. Toda carga eléctrica que se mueve en el entorno de un campo magnético experimenta una fuerza. Dos cargas eléctricas móviles, no sólo están sometidas a las fuerzas electrostáticas que se ejercen mutuamente debidas a su carga, sino que además entre ellas actúan otras fuerzas electromagnéticas que dependen de los valores de las cargas y de las velocidades de éstas.

Naturaleza del magnetismo

Desde la antigüedad se sabe que ciertos minerales de hierro (magnetita) poseen la propiedad, denominada magnetismo, de atraer otros metales como el hierro, el acero, el cobalto y el níquel. Se dice que tales minerales están imantados.

La magnetita es un imán natural. Los imanes construidos por el hombre se llaman imanes artificiales.

En principio se creyó que los fenómenos magnéticos no tenían relación con los fenómenos eléctricos. Sin embargo, a comienzos del siglo XIX, el físico danés Hans Christian Oersted (1777-1851) observó que un conductor por el que circula una corriente ejerce una fuerza sobre un imán colocado en sus proximidades. Experimentos subsiguientes realizados por Andre Marie Ampère y otros físicos demostraron que las corrientes eléctricas atraen trocitos o limaduras de Hierro y que corrientes paralelas se atraen entre sí.

Ampère propuso la teoría de que las corrientes eléctricas son las fuentes de todos los fenómenos magnéticos. El modelo de Ampere es la base de la teoría moderna del magnetismo.

Posteriormente fueron estudiadas otras conexiones que existen entre el magnetismo y la electricidad realizada por Michael Faraday y Joseph Henry, que demostraron que un campo magnético variable produce un campo eléctrico no conservativo y mediante la teoría de Maxwell que demostró que un campo eléctrico variable produce un campo magnético.

En la actualidad, se sabe que cualquier fenómeno de atracción o repulsión magnética no es otra cosa que una fuerza de acción a distancia ejercida por una carga en movimiento sobre otra carga que también se encuentra en movimiento. Por ello, una corriente eléctrica al ser una carga en movimiento, ejerce una acción magnética sobre cualquier otra carga en movimiento.

Para explicar el comportamiento magnético de los imanes, se considera que los electrones son cargas eléctricas en movimiento, es lógico esperar que cada uno de ellos por separado sea capaz de producir fenómenos magnéticos. En la mayor parte de las sustancias no se manifiestan, ya que, por estar los átomos orientados aleatoriamente, las acciones de sus electrones se anulan entre sí. Sin embargo en los materiales magnéticos, los átomos poseen una orientación tal que las acciones de sus electrones se suman unas a otras, presentándose la posibilidad de manifestarse magnéticamente.

Campo magnético de un imán

Un imán puede girar libremente en un plano horizontal y se orienta aproximadamente en la dirección Norte-Sur geográfica. En consecuencias, si un imán en las condiciones citadas se coloca en una determinada región del espacio y cambia de posición, orientándose en otra dirección, esto indica que sobre el imán actúa una fuerza y por consiguiente se ha realizado una interacción. Se dice entonces que en la región del espacio donde está situado el imán existe un campo magnético. La dirección del campo magnético es el eje longitudinal del imán y el sentido, el que va dirigido del polo Sur(S) al polo Norte (N).

En el espacio que rodea a un imán existe un campo magnético, que es originado por el movimiento de los electrones alrededor de los núcleos de los átomos y por un movimiento rotatorio de los electrones sobre sí mismos que recibe el nombre de spin

Campo magnético de una corriente

Experimento de Oersted

La conexión entre la electricidad y magnetismo no se conoció sino hasta el siglo XIX, cuando Hans Christian Oersted descubrió que una corriente eléctrica influye sobre la orientación de la aguja de una brújula. Oersted comprobó en 1820 la estrecha vinculación que existe entre magnetismo y corriente eléctrica. Colocó por encima de una brújula (aguja imantada) y paralelamente a ella un alambre recto cuyos extremos van conectados a una fuente de corriente continua.

Si en el circuito se intercala un interruptor S se observa que mientras el circuito está abierto no hay movimiento definido de cargas eléctricas en el alambre, por lo que el campo magnético no existe y la aguja imantada mantiene su posición original. Cuando se cierra el circuito, hay un movimiento definido de cargas eléctricas en el alambre y se origina un campo magnético a su alrededor.

Si por un conductor circula una corriente eléctrica (cargas en movimiento) en el espacio que rodea al conductor se origina un campo magnético.

Líneas de Campo magnético.

Para representar y describir un campo magnético se utilizan línea de campo magnético o líneas de inducción. Al igual que los campos eléctricos, los campos magnéticos se pueden materializar mediante líneas de fuerzas, que pueden presentar distintas formas, según sea el agente creador, del campo. Distintas formas presentan las líneas de fuerza del campo magnético creado por una corriente, según que el conductor sea rectilíneo, circular o en forma de bobina.

Cuando se trata del campo magnético creado por un imán las líneas de fuerzas salen de una zona del mismo denominado polo norte y vuelven a otra zona que recibe el nombre de polo sur y es en las proximidades de estos polos donde más apretada se encuentran las líneas de fuerzas y, como consecuencias, donde con mayor intensidad se manifiestan los fenómenos magnéticos.

Del mismo modo que en un campo eléctrico, y por análogas razones, las líneas de fuerzas de un campo magnético son líneas continuas que no se cortan entre sí.

Fuerza de Lorentz

Entre las definiciones de campo magnético se encuentra la dada por la fuerza de Lorentz. Esto sería el efecto generado por una corriente eléctrica o un imán, sobre una región del espacio en la que una carga eléctrica puntual de valor (q), que se desplaza a una velocidad , experimenta los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad (v) como al campo (B). Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita

...