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EL MAGNETISMO

El magnetismo

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MAGNETISMO

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  • 1. El magnetismo El magnetismo es uno de los campos ms importantes de la fsica. Estacercanamente relacionado con la electricidad. Los capos magnticosafectan las cargas en movimiento y las cargas en movimiento producencampos magnticos. Los campos magnticos variables incluso puedencrear campos elctricos. Estos fenmenos significan una unidadsubyacentes de electricidad y magnetismo. La fuente nica de cualquiercampo magntico es la corriente elctrica

2. Una corriente elctrica genera un campo magntico a sualrededor. En el interior de la materia existen pequeascorrientes cerradas debidas al movimiento de loselectrones que contienen los tomos, cada una de ellasorigina un microscpico imn o dipolo. Cuando estospequeos imanes estn orientados en todas direccionessus efectos se anulan mutuamente y el material nopresenta propiedades magnticas; en cambio si todos losimanes se alinean actan como un nico imn y en esecaso decimos que la sustancia se ha magnetizado. 3. Las fuerzas magnticas son producidas por el movimiento de partculascargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relacinentre la electricidad y el magnetismo. Los materiales magnticos se clasifican en: Materiales magnticos blandos.-se magnetizan fcilmente, pero tambintienden a perder su magnetismo con facilidad Materiales magnticos duros.- se utilizan en los imane permanentes, queproporcionan campos magnticos sin el uso de la electricidad Los polos magnticos tambin ejercen fuerzas atractivas o repulsivas unosobre otro similar a las fuerzas elctricas entre objetos cargados. Experimentossimples con dos imanes de barra muestran que polos iguales se repelen ypolos opuestos se atraen mutuamente. 4. Campo magntico de la tierra La Tierra posee un poderoso campo magntico, como siel planeta tuviera un enorme imn en su interior cuyopolo sur estuviera cerca del polo norte geogrfico yviceversa. Aunque los polos magnticos terrestresreciben el nombre de polo norte magntico y polo surmagntico, su magnetismo real es el opuesto al queindican sus nombres. El polo norte geogrfico de la tierracorresponde a un polo sur magntico y que el polo surmagntico corresponde a un polo norte magntico. Elcampo magntico de la Tierra est rodeado por unaregin llamada magnetosfera, la cual previene que lamayora de las partculas del Sol, que se trasladan conel viento solar, choquen contra la Tierra. 5. El campo magntico (tambin conocido como el campogeomagntico) se extiende desde el ncleo interno de laTierra hasta su confluencia con el viento solar. Esaproximadamente el campo de un dipolomagntico inclinado en un ngulo de 11 grados conrespecto a la rotacin del eje, como si hubieraun imn colocado en ese ngulo en el centro de la Tierra. Los polos magnticos:A diferencia del campo de un imn de barra, el campo de la Tierracambia con el tiempo porque en realidad es generado por elmovimiento de las aleaciones de hierro fundido en el ncleoexterno de la Tierra (la geodinmica), lo que hace que los polos sedesplacen de forma imperceptible para el hombre, por ello lasbrjulas marcan el polo geogrfico (en sentido Norte o Sur de formafija), pero no su ubicacin real. 6. Campo magntico La regin del espacio donde se pone de manifiesto la accin deun imn se llama campo magntico. Este campo se representamediante lneas de fuerza, que son unas lneas imaginarias,cerradas, que van del polo norte al polo sur, por fuera del imn yen sentido contrario en el interior de ste; se representa con la letraB. Una partcula cargada estacionaria no interacta con un campomagntico esttico. Sin embargo, cuando una partcula cargadase mueve a travs de un campo magntico, sobre ella acta unafuerza magntica. 7. Las lneas del campo magntico revelan la forma delcampo. Las lneas de campo magntico emergen deun polo, rodean el imn y penetran por el otro polo. Fuera del imn, el campo est dirigido del polonorte al polo sur. La intensidad del campo es mayordonde estn ms juntas las lneas (la intensidad esmxima en los polos). El campo elctrico es una consecuencia relativista delcampo magntico. El movimiento de la carga produceun campo magntico. 8. Imanes Un imn es un material que tiene la capacidad de producirun campo magntico en su exterior, el que es capaz deatraer al hierro, as como tambin al nquel y al cobalto. Losimanes que manifiestan sus propiedades de formapermanente pueden ser naturales, como la magnetita(Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones dediferentes metales. En un imn la capacidad de atraccin es mayor en susextremos o polos. Estos polos se denominan norte y sur,debido a que tienden a orientarse segn los polosgeogrficos de la Tierra, que es un gigantesco imnnatural. 9. Adems de la magnetita o imn natural existen diferentestipos de imanes fabricados con diferentes aleaciones: Imanes cermicos o ferritas. Se llaman as por suspropiedades fsicas. Se fabrican a partir de partculas muyfinas de material ferromagntico Imanes de alnico. Se llaman as porque en su composicinllevan los elementos alumnio, niquel y cobalto 10. Imanes de tierras raras. Son imanes pequeos, de aparienciametlica, con una fuerza de 6 a 10 veces superior a losmateriales magnticos tradicionales Imanes flexibles. Se fabrican por aglomeracin de partculasmagnticas (hierro y estroncio) en un elastmero (caucho,PVC, etc.). Otros. Los imanes de platino/cobalto son muy buenos y seutilizan en relojera, en dispositivos aeroespaciales y enodontologa para mejorar la retencin de prtesis completas.Son muy caros. 11. Fuerza magntica sobre un conductorportador de corriente Un conductor es un hilo o alambre por el que circula unacorriente elctrica. Una corriente elctrica es un conjuntode cargas elctricas en movimiento. Ya que un campomagntico ejerce una fuerza lateral sobre una carga enmovimiento, es de esperar que la resultante de las fuerzasobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre unalambre que lleva corriente. La fuerza sobre un conductorportador de corriente se puede demostrar al colgar unalambre entre los polos de un imn.Cuando el campo B es paralelo al conductor, la fuerza magntica ejercida sobre el conductor es nula. 12. Conocida ya la fuerza que el campo B ejerce sobre unanica carga, calculamos ahora la fuerza sobre unconductor por el que circula una corriente. la magnitudde la fuerza magntica total sobre el alambre de longitudes la siguiente Si el alambre no es perpendicular al campo sino que estaformando algn angulo arbitrario, la magnitu de la fuerzamagnetica sobre el alambre es: = sin 13. Torque sobre una espira de corriente Una espira con corriente en un campo magnticopuede experimentar un torque. Este fenmeno es lacausa que hace trabajar los motores de corrientedirecta y el galvanmetro. Imaginmonos una espira rectangular de rea A quetransporta la corriente I colocada en un campomagntico uniforme cuya direccin forma un ngulocon la normal nn' al plano de la espira 14. Motores elctricos son mquinas elctricas rotatorias. Transforman unaenerga elctrica en energa mecnica. Sufuncionamiento se basa en las fuerzas de atraccin yrepulsin establecidas entre un imn y un hilo (bobina)por donde hacemos circular una corriente elctrica.Entonces solo seria necesario una bobina (espiras con unprincipio y un final) un imn y una pila (para hacer pasarla corriente elctrica por las espiras) para construir unmotor elctrico. 15. Movimiento de una partcula cargadaen un campo magntico Cuando una partcula cargada est en una regin donde hayun campo elctrico experimenta una fuerza igual al producto desu carga por la intensidad del campo elctrico Si la carga es positiva experimenta una fuerza en elsentido del campo Si la carga es negativa experimenta una fuerza ensentido contrario al campo