Fuentes de campo magnético Capítulo 28 Fuentes de campo magnético

Reflexione Los imanes permanentes y las corrientes eléctricas en los electroimanes crean campos magnéticos. ¿Cómo se crean los campos magnéticos? ¿Es verdad que una carga crea un campo magnético solo cuando está en movimiento? Comente sus respuestas y al final del capítulo regrese a esta sección para retroalimentar sus puntos de vista.

A continuación… La naturaleza del campo magnético producido por una sola partícula cargada en movimiento. Cómo describir el campo magnético producido por un elemento de un conductor portador de corriente. Cómo calcular el campo magnético producido por un alambre largo y recto que transporta corriente.

A continuación… Por qué los alambres que conducen corrientes en el mismo sentido se atraen, mientras los que conducen corrientes en sentidos opuestos se repelen. Cómo calcular el campo magnético generado por un alambre portador de corriente en forma de círculo.

A continuación… Qué es la ley de Ampère y qué nos dice acerca de los campos magnéticos. Cómo usar la ley de Ampère para calcular el campo magnético de distribuciones simétricas de corriente.

28.1 Campo magnético de una carga en movimiento El campo magnético de una carga puntual q se mueve con velocidad constante . Punto fuente es la ubicación de la carga en movimiento en un instante dado, y punto de campo es el punto P donde queremos calcular el campo.

28.1 Campo magnético de una carga en movimiento

28.1 Campo magnético de una carga en movimiento Una carga puntual en movimiento produce un campo eléctrico con líneas de campo radiales hacia afuera desde una carga positiva. Las líneas de campo magnético son diferentes.

28.1 Campo magnético de una carga en movimiento Para una carga puntual que se mueve con velocidad , las líneas de campo magnético son círculos con centro en la línea de y que se encuentran en planos perpendiculares. Las direcciones de las líneas de campo para una carga positiva están dadas por la regla de la mano derecha.

28.1 Campo magnético de una carga en movimiento

28.1 Campo magnético de una carga en movimiento Piense, si dos protones viajan paralelos entre sí en la misma dirección y con igual rapidez, ¿cómo es la fuerza magnética entre ellos? ¿Cómo es la fuerza neta?

28.2 Campo magnético de un elemento de corriente Principio de superposición de campos magnéticos: El campo magnético total generado por varias cargas en movimiento es la suma vectorial de los campos generados por las cargas individuales.

28.2 Campo magnético de un elemento de corriente

28.2 Campo magnético de un elemento de corriente La ley de Biot y Savart se utiliza para obtener el campo magnético total en cualquier punto del espacio debido a la corriente en un circuito completo.

28.2 Campo magnético de un elemento de corriente

28.3 Campo magnético de un conductor recto que transporta corriente

28.3 Campo magnético de un conductor recto que transporta corriente 28.7 a) Dos conductores largos y rectos portan corrientes iguales en sentidos opuestos. Los conductores se observan desde sus extremos. b) Mapa del campo magnético producido por los dos conductores. Las líneas de campo están muy próximas unas de otras entre los conductores, donde el campo tiene la intensidad máxima.

28.3 Campo magnético de un conductor recto que transporta corriente

28.4 Fuerza entre conductores paralelos La fuerza de interacción entre los conductores desempeña un papel importante en muchas situaciones prácticas en las que los alambres portadores de la corriente se hallan cerca uno del otro.

28.4 Fuerza entre conductores paralelos

28.4 Fuerza entre conductores paralelos 28.10 Diagrama del Ejemplo 28.5.

28.5 Campo magnético de una espira circular de corriente

28.5 Campo magnético de una espira circular de corriente La dirección del campo magnético sobre el eje de una espira portadora de corriente está dada por la regla de la mano derecha. Si se cierran los dedos de la mano derecha alrededor de la espira en la dirección de la corriente, el pulgar derecho apunta en la dirección del campo.

28.5 Campo magnético de una espira circular de corriente

28.5 Campo magnético de una espira circular de corriente

28.6 Ley de Ampère La ley de Ampère no está formulada en términos del flujo magnético, sino de la integral de línea de alrededor de una trayectoria cerrada que se expresa como

28.6 Ley de Ampère 28.16 Tres trayectorias para integrar la integral de línea de en la vecindad de un conductor largo y recto que transporta una corriente I, hacia afuera del plano de la página (como lo indica el círculo con un punto). El conductor se ve desde un extremo.

28.6 Ley de Ampère Regla para determinar el signo de la corriente: Doble los dedos de su mano derecha alrededor de la trayectoria de integración en la dirección de esta última. Su pulgar derecho indica la dirección de la corriente positiva.

28.6 Ley de Ampère Las corrientes que pasan a través de la trayectoria de integración en esta dirección son positivas; aquellas en dirección opuesta son negativas.

28.6 Ley de Ampère

28.6 Ley de Ampère

28.6 Ley de Ampère

28.7 Aplicaciones de la ley de Ampère

28.7 Aplicaciones de la ley de Ampère

28.7 Aplicaciones de la ley de Ampère 28.23 Diagrama para el Ejemplo 28.9.

28.7 Aplicaciones de la ley de Ampère

28.7 Aplicaciones de la ley de Ampère Los cables coaxiales tienen muchas aplicaciones en las telecomunicaciones. Mencione algunos ejemplos y explique su funcionamiento.

28.8 Materiales magnéticos Los átomos de toda la materia contienen electrones en movimiento, que forman espiras microscópicas de corriente que producen campos magnéticos por sí mismos.

28.8 Materiales magnéticos En algunos materiales, un campo externo ocasiona que las espiras se orienten en forma preferencial con el campo, por lo que sus campos magnéticos se suman al campo exterior, esto significa que el material se ha magnetizado.

28.8 Materiales magnéticos

28.8 Materiales magnéticos Las tres clases de comportamiento magnético que ocurren en los materiales son: Paramagnetismo Diamagnetismo Ferromagnetismo ¿Conoce ejemplos de estos comportamientos?

28.8 Materiales magnéticos El comportamiento paramagnético provoca que el campo magnético en cualquier punto de un material sea mayor en un factor adimensional Km, llamado permeabilidad relativa, de lo que sería si ese material se reemplazara por un vacío.

28.8 Materiales magnéticos En ciertos materiales, la dirección del campo adicional provocado por las espiras de corriente siempre es opuesta a la dirección del campo externo. Se dice que tales materiales son diamagnéticos.

28.8 Materiales magnéticos Los materiales diamagnéticos siempre tienen susceptibilidad negativa y permeabilidad relativa Km ligeramente menor que la unidad para sólidos y líquidos.

28.8 Materiales magnéticos En los materiales ferromagnéticos las interacciones fuertes entre los momentos magnéticos atómicos los llevan a alinearse paralelamente entre sí en regiones llamadas dominios magnéticos, aun cuando no esté presente un campo externo.

28.8 Materiales magnéticos

28.8 Materiales magnéticos

Para terminar… El capítulo 28 ha concluido, es momento de regresar al inicio del mismo para corroborar si sus respuestas iniciales se sustentan con los contenidos revisados en este capítulo. De no ser así, proponga otras soluciones a esta interrogante.

28.8 Materiales magnéticos

Conocimientos a prueba Llegó el momento de poner en práctica los conocimientos adquiridos, por ello lo invitamos a resolver la sección de Problemas al final del capítulo en el libro. ¡Suerte!