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Fsica

Realizado por: Agustn cabeza Jos mata

El Tigre 13 de marzo del 2013 Elelectromagnetismoes una rama de lafsicaque estudia y unifica los fenmenoselctricosymagnticosen una sola teora, cuyos fundamentos fueron sentados porMichael Faradayy formulados por primera vez de modo completo porJames Clerk Maxwell. La formulacin consiste en cuatroecuaciones diferencialesvectorialesque relacionan elcampo elctrico, elcampo magnticoy sus respectivas fuentes materiales (corriente elctrica,polarizacin elctricaypolarizacin magntica), conocidas comoecuaciones de Maxwell.El electromagnetismo es unateora de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan enmagnitudes fsicas vectorialesotensorialesdependientes de laposicin en el espacioy deltiempo. El electromagnetismo describe losfenmenos fsicos macroscpicos en los cuales intervienencargas elctricasen reposo y en movimiento, usando para ellocampos elctricosymagnticosy sus efectos sobre las sustancias slidas, lquidas y gaseosas. Por ser una teora macroscpica, es decir, aplicable slo a un nmero muy grande de partculas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de stas, el electromagnetismo no describe los fenmenos atmicos y moleculares, para los que es necesario usar lamecnica cuntica.El electromagnetismo considerado como fuerza es una de las cuatrofuerzas fundamentalesdel universo actualmente conocido.El electromagnetismo es una rama de la Fsica que estudia y unifica los fenmenos elctricos y magnticos en una sola teora, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulacin consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo elctrico, el campo magntico y sus respectivas fuentes materiales (corriente elctrica, polarizacin elctrica y polarizacin magntica), conocidas como ecuaciones de Maxwell.

El electromagnetismo es una teora de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes fsicas vectoriales dependientes de la posicin en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenmenos fsicos macroscpicos en los cuales intervienen cargas elctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos elctricos y magnticos y sus efectos sobre las sustancias slidas, lquidas y gaseosas. Por ser una teora macroscpica, es decir, aplicable slo a un nmero muy grande de partculas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de stas, el Electromagnetismo no describe los fenmenos atmicos y moleculares, para los que es necesario usar la Mecnica Cuntica.

El electromagnetismo considerado como fuerza es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo actualmente conocido.En fsica, el magnetismo es un fenmeno por el que los materiales ejercen fuerzas de atraccin o repulsin a otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnticas detectables fcilmente como el nquel, hierro y sus aleaciones que comnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magntico.

Tambin el magnetismo tiene otras manifestaciones en fsica, particularmente como uno de los dos componentes de la onda electromagntica, como por ejemplo la luzCaractersticas del Magnetismo:

Aunque hay una estrecha relacin entre la electricidad y el magnetismo, ambas fuerzas son totalmente diferentes. Para que interacten debe de haber un movimiento en alguna de ellas. Se sabe que el electrn tiene una carga electrosttica que aplica una fuerza hacia el centro del electrn, y tambin se sabe que los electrones tienen un campo magntico a su alrededor debido a su rotacin orbital. En el momento en que se encuentren van a formar un campo electromagntico por ser perpendiculares entre s.

Los nicos materiales magnticos naturalmente son el Hierro, Nquel y Cobalto. Si los responsables del magnetismo son los electrones entonces nos preguntamos por qu no son todas las sustancias Magnticas entonces. Esto se debe a que en los tomos con electrones de spin opuesto tienden a formar parejas que anulan mutuamente su magnetismo.

Los materiales naturalmente magnticos reciben el nombre de ferro magnticos pues se comportan como el Hierro, en lo que se refiere al magnetismo. Estos materiales no siempre se comportan como imanes, esto se debe a que las molculas estn dispersas y sin alinear, por lo que cada una sigue una direccin al azar; cuando estas molculas estn alineadas las fuerzas magnticas se suman, en este momento decimos que un material est magnetizado.

Todos los imanes tienen una polaridad en sus extremos, que reciben el nombre de Norte y Sur(N y S, respectivamente). El extremo Norte de un imn se determina suspendiendo un imn en un cordel para que apunte al Norte magntico. Esto se debe a que la tierra tiene un campo magntico pues tiene una rotacin del mismo modo que los electrones.

Enfsicadelmagnetismo, laley de Ampre, modelada porAndr-Marie Ampreen 1831,1relaciona uncampo magnticoesttico con la causa que la produce, es decir, unacorriente elctrica estacionaria.James Clerk Maxwellla corrigi posteriormente y ahora es una de lasecuaciones de Maxwell, formando parte del electromagnetismode lafsica clsica.La ley de Ampre explica, que la circulacin de la intensidad del campo magntico en un contorno cerrado es igual a la corriente que lo recorre en ese contorno.El campo magntico es un campo angular con forma circular, cuyas lneas encierran la corriente. La direccin del campo en un punto es tangencial al crculo que encierra la corriente.El campo magntico disminuye inversamente con la distancia al conductor.

ley de Ampre-Maxwelloley de Ampre generalizadaes la misma ley corregida porJames Clerk Maxwellque introdujo lacorriente de desplazamiento, creando una versin generalizada de la ley e incorporndola a lasecuaciones de Maxwell.Forma integral

siendo el ltimo trmino la corriente de desplazamiento.siempre y cuando la corriente sea constante y directamente proporcional al campo magntico, y su integral (E) por su masa relativa.Forma diferencialEsta ley tambin se puede expresar de forma diferencial, para el vaco:

o para medios material

Elmagnetismoes un fenmeno fsico por el que losobjetosejercenfuerzasde atraccin o repulsin sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnticas detectables fcilmente como elnquel,hierro,cobaltoy susaleacionesque comnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de uncampo magntico.El magnetismo tambin tiene otras manifestaciones en fsica, particularmente como uno de los dos componentes de laradiacin electromagntica, como por ejemplo, la luz.Cadaelectrnes, por su naturaleza, un pequeo imn (vasemomento dipolar magnticoelectrnico). Ordinariamente, innumerables electrones de un material estn orientados aleatoriamente en diferentes direcciones, pero en un imn casi todos los electrones tienden a orientarse en la misma direccin, creando una fuerza magntica grande o pequea dependiendo del nmero de electrones que estn orientados.Adems del campo magntico intrnseco del electrn, algunas veces hay que contar tambin con el campo magntico debido al movimiento orbital del electrn alrededor del ncleo. Este efecto es anlogo al campo generado por una corriente elctrica que circula por una bobina (verdipolo magntico). De nuevo, en general el movimiento de los electrones no da lugar a un campo magntico en el material, pero en ciertas condiciones los movimientos pueden alinearse y producir un campo magntico total medible.El comportamiento magntico de un material depende de la estructura del material y, particularmente, de la [[configuracinCampos y fuerzas magnticasArtculo principal:Campo magntico.El fenmeno del magnetismo es ejercido por uncampo magntico, por ejemplo, una corriente elctrica o un dipolo magntico crea un campo magntico, ste al girar imparte una fuerza magntica a otras partculas que estn en el campo.Para una aproximacin excelente (pero ignorando algunos efectos cunticos, vaseelectrodinmica cuntica) las ecuaciones de Maxwell (que simplifican laley de Biot-Savarten el caso de corriente constante) describen el origen y el comportamiento de los campos que gobiernan esas fuerzas. Por lo tanto el magnetismo se observa siempre quepartculas cargadas elctricamente estn enmovimiento. Por ejemplo, del movimiento deelectronesen unacorriente elctricao en casos del movimientoorbital de los electrones alrededor del ncleo atmico. Estas tambin aparecen de undipolo magntico intrnseco que aparece de los efectos cunticos, por ejemplo delspinde la mecnica cuntica.La misma situacin que crea campos magnticos (carga en movimiento en una corriente o en untomoy dipolos magnticos intrnsecos) son tambin situaciones en que el campo magntico causa sus efectos creando unafuerza. Cuando una partcula cargada se mueve a travs de uncampo magnticoB, se ejerce una fuerzaFdado por elproducto cruz:

dondees lacarga elctricade la partcula,es elvectorvelocidadde la partcula yes elcampo magntico. Debido a que esto es un producto cruz, la fuerza esperpendicularal movimiento de la partcula y al campo magntico.La fuerza magntica no realizatrabajo mecnicoen la partcula, cambia la direccin del movimiento de sta, pero esto no causa su aumento o disminucin de la velocidad. La magnitud de la fuerza es:dondees el ngulo entre los vectoresy.`Una herramienta para determinar la direccin del vectorvelocidadde una carga en movimiento, es siguiendo la ley de la mano derecha (vaseregla de la mano derecha).El fsico alemn Heinrich Lenz formul lo que ahora se denomina laley de Lenz, sta da una direccin de la fuerza electromotriz (fem) y la corriente resultante de una induccin electromagntica.Dipolos magnticosArtculo principal:Dipolo magntico.Se puede ver una muy comn fuente decampo magnticoen la naturaleza, undipolo. ste tiene un "polo sur" y un "polo norte", sus nombres se deben a que antes se usaban las magnetos como brjulas, que interactuaban con elcampo magntico terrestrepara indicar el norte y el sur delglobo.Un campo magntico contieneenergay sistemas fsicos que se estabilizan con configuraciones de menor energa. Por lo tanto, cuando se encuentra en un campo magntico, undipolo magnticotiende a alinearse slo con una polaridad diferente a la del campo, lo que cancela al campo lo mximo posible y disminuye la energa recolectada en el campo al mnimo. Por ejemplo, dos barras magnticas idnticas pueden estar una a lado de otra normalmente alineadas de norte a sur, resultando en un campo magntico ms pequeo y resiste cualquier intento de reorientar todos sus puntos en una misma direccin. La energa requerida para reorientarlos en esa configuracin es entonces recolectada en el campo magntico resultante, que es el doble de la magnitud del campo de un magneto individual (esto es porque un magneto usado como brjula interacta con el campo magntico terrestre para indicar Norte y Sur).Una alternativa formulada, equivalente, que es fcil de aplicar pero ofrece una menor visin, es que un dipolo magntico en un campo magntico experimenta unmomento de un par de fuerzasy unafuerza que pueda ser expresada en trminos de un campo y de la magnitud del dipolo (por ejemplo sera elmomento magntico dipolar). Para ver estas ecuaciones vasedipolo magntico.Dipolos magnticos atmicosLa causa fsica del magnetismo en los cuerpos, distinto a lacorriente elctrica, es por los dipolos atmicos magnticos.Dipolos magnticoso momentos magnticos, en escala atmica, resultan de dos tipos diferentes del movimiento de electrones. El primero es el movimiento orbital del electrn sobre suncleo atmico; este movimiento puede ser considerado como una corriente de bucles, resultando en el momento dipolar magntico del orbital. La segunda, ms fuerte, fuente de momento electrnico magntico, es debido a las propiedades cunticas llamadas momento despindel dipolo magntico (aunque la teora mecnica cuntica actual dice que los electrones no giran fsicamente, ni orbitan el ncleo).El momento magntico general de un tomo es la suma neta de todos los momentos magnticos de los electrones individuales. Por la tendencia de los dipolos magnticos a oponerse entre ellos se reduce la energa neta. En un tomo los momentos magnticos opuestos de algunos pares de electrones se cancelan entre ellos, ambos en un movimiento orbital y en momentos magnticos de espn. As, en el caso de un tomo conorbitales electrnicoso suborbitales electrnicos completamente llenos, el momento magntico normalmente se cancela completamente y solo los tomos con orbitales electrnicos