ELECTROMAGNETISMO Disertantes Leveroni, Maximiliano Riccomagno, Francisco Schultheis, Augusto

¿QUÉ ES UN CAMPO MAGNETICO? ELECTROMAGNETISMO ¿QUÉ ES UN CAMPO MAGNETICO? El magnetismo es una especie de irradiación invisible de ondas fijas o congeladas en el caso de los imanes y una radiación de ondas móviles en el caso del cambio de polaridad terrestre (debido a la dirección que tome el flujo de material en el interior del Núcleo Terrestre) y en el caso de los campos magnéticos del sol debido a la dirección que tome el flujo de material en la superficie del sol. El campo magnético es el rango de acción de las ondas generadas por la interacción de cargas eléctricas en movimiento

Algo de historia: ELECTROMAGNETISMO China, s. XIII a.C. Brújula Grecia. 800 a.C. Magnetita (Fe3O4). Año 1269 Pierre de Maricourt Descubrimiento de polos Norte y Sur de un imán. Año 1600 W. Gilbert Brújula: Por medio de una agujaimantada señala el Norte magnético, que es diferente para cada zona del planeta, y distinto del Norte geográfico. Utiliza como medio de funcionamiento el magnetismo terrestre. La aguja imantada indica la dirección del campo magnético terrestre, apuntando hacia los polos norte y sur. Únicamente es inútil en las zonas polares norte y sur, debido a la convergencia de las líneas de fuerza del campo magnético terrestre. Magnetita: es un mineral de hierro constituido por óxido ferroso-diférrico (Fe3O4) que debe su nombre de la ciudad griega de Magnesia. Su fuerte magnetismo se debe a un fenómeno de ferrimagnetismo , convirtiéndolo en un imán). Descubrimiento del Planeta Tierra como imán natural. Año 1700 J. Mitchell Descubrimiento de la la ley del cuadrado inverso para las fuerzas magnéticas. Descubrimiento de la inseparabilidad de los polos.

Algo de historia: ELECTROMAGNETISMO Año 1819 Oersted Descubre cómo variaciones en una corriente eléctrica afectan a una brújula (produce un campo magnético). Año 1800 (Aprox) Ampère Deduce las leyes de las fuerzas magnéticas entre conductores, y la interpretación microscópica del origen del magnetismo. Año 1850 (Aprox) Faraday-Henry Descubren cómo se produce una corriente eléctrica por el movimiento de un imán (produce un campo eléctrico)

Interacción con el campo eléctrico ELECTROMAGNETISMO Interacción con el campo eléctrico Podemos por tanto afirmar que para cualquier distribución de carga la(s) partícula(s) crea(n) una situación en el espacio a su alrededor tal, que si se coloca una partícula de prueba en cualquier punto, la fuerza que experimenta la partícula de prueba es tangente a la línea de fuerza. Se dice que cualquier distribución de carga eléctrica crea a su alrededor una situación que se llama campo eléctrico. De manera completamente análoga se pueden definir las líneas de fuerza magnéticas. Al colocar una limadura de hierro ésta se magnetiza y se orienta en una dirección tangente a la línea de fuerza. Las limaduras de hierro desempeñan el papel de sondas de prueba para investigar qué situación magnética se crea alrededor de los agentes que crean el efecto magnético. En el capítulo anterior hablamos del efecto magnético que se produce en el espacio. Este efecto es el campo magnético. Al cambiar la disposición de las cargas eléctricas, imanes o corrientes eléctricas, es claro que las líneas de fuerza que producen en el espacio a su alrededor también cambian. El efecto que se produce en el espacio constituye un campo. Así tenemos tanto un campo eléctrico como uno magnético. Por tanto, un campo es una situación que un conjunto de cargas eléctricas o imanes y corrientes eléctricas producen en el espacio que los rodea.

Diferencia entre campo eléctrico y magnético ELECTROMAGNETISMO Diferencia entre campo eléctrico y magnético

ELECTROMAGNETISMO Carga de movimiento Es una cantidad que esta relacionada con un campo eléctrico que cambia o varía en el tiempo. Esto puede ocurrir en el vacío o en un dieléctrico donde existe el campo eléctrico. No es una corriente física, en un sentido estricto, que ocurre cuando una carga se encuentra en movimiento o cuando la carga se transporta de un sitio a otro.

Líneas de campo magnético y flujo magnético ELECTROMAGNETISMO Líneas de campo magnético y flujo magnético

Líneas de campo magnético y flujo magnético ELECTROMAGNETISMO Líneas de campo magnético y flujo magnético

ELECTROMAGNETISMO Leyes de Maxwell

Ley de Faraday ELECTROMAGNETISMO La Ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente Ley de Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde.

Ley de Faraday ELECTROMAGNETISMO Donde es el E campo eléctrico, dl es el elemento infinitesimal del contorno C, B es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de DA están dadas por la regla de la mano derecha. La permutación de la integral de superficie y la derivada temporal se puede hacer siempre y cuando la superficie de integración no cambie con el tiempo.

Ley de Faraday ELECTROMAGNETISMO En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la fórmula anterior se transforma en: Donde Vε es el voltaje inducido y dΦ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ. El sentido del voltaje inducido (el signo negativo en la fórmula) se debe a la ley de Lenz.

ELECTROMAGNETISMO Ley de Gauss

ELECTROMAGNETISMO Ley de Gauss

Ley de Gauss ELECTROMAGNETISMO Primero : Calculamos el campo que crea una carga puntual en movimiento Segundo : Calculamos el campo que crea cualquier distribución de cargas en movimiento (corriente)

ELECTROMAGNETISMO Ley de Gauss

Ley de Ampère ELECTROMAGNETISMO En el caso magnético, la Ley de Gauss no sirve. Para calcular B (campo magnetico), porque en ella no aparece relacionado el campo con la distribución de corriente

ELECTROMAGNETISMO Ferromagnetismo Ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos en la misma dirección y sentido de un metal ferromagnético.

Dentro del domino, todos los momentos magnéticos están alineados. ELECTROMAGNETISMO Metal ferromagnético Dominios magnéticos. Paredes de Block. Dentro del domino, todos los momentos magnéticos están alineados. Sin un campo magnético los momentos magnéticos de los dominios se cancelan.

ELECTROMAGNETISMO Ferromagnetismo Al exponer el metal ferromagnético a un campo magnético, los momentos magnéticos de los dominios se alinean. Crecimiento de los dominios con igual dirección y sentido del campo magnético. Hay una serie de materiales cristalinos que presentan ferromagnetismo. La tabla de la derecha muestra una selección representativa de ellos, junto con sus temperaturas de Curie, la temperatura por encima del cual dejan de exhibir la magnetización espontánea. El ferromagnetismo no es una propiedad que depende sólo de la composición química de un material, sino que también depende de su estructura cristalina y la organización microscópica. El acero eléctrico, por ejemplo, es un material producido a escala industrial cuyas propiedades ferromagnéticas han sido optimizadas para hacer uso de ellas en aplicaciones donde se requiere el establecimiento de campos magnéticos de manera eficiente. Sin embargo hay aleaciones ferromagnéticas de metal, cuyos componentes no son ferromagnéticos, llamadas aleaciones Heusler. Por el contrario existen aleaciones no magnéticas, como los tipos de acero inoxidable, compuesta casi exclusivamente de metales ferromagnéticos.

Elemento Ferromagnéticos ELECTROMAGNETISMO Elemento Ferromagnéticos Fe (Hierro), Co (Cobalto), Ni (Níquel). Aleaciones de Al-Cu-Mn, Ag-Al-Mn.

ELECTROMAGNETISMO Ferromagnetismo Existe una temperatura para cada material ferromagnético (T de Curie) por encima de la cual se vuelve paramagnético

Factores que hacen posible el ferromagnetismo ELECTROMAGNETISMO Factores que hacen posible el ferromagnetismo 1. Los átomos de los metales ferromagnéticos tienen electrones desapareados. 2. Las distancias interatómicas son suficientemente grandes para permitir la reorganización de los átomos en los dominios.

Luego de aplicarle el campo magnético el elemento se magnetiza. ELECTROMAGNETISMO Ferromagnetismo Luego de aplicarle el campo magnético el elemento se magnetiza. ¿Qué ocurre luego?

Inducción de saturación ELECTROMAGNETISMO Inducción de saturación Los materiales ferromagnéticos llegan a un momento en que aunque se siga aplicando el campo magnético no se magnetizan más y alcanza la inducción de saturación, y una vez retirado el campo no pierde toda la magnetización sino que la guarda en lo que se conoce como inducción remanente.

Aplicaciones del Ferromagnetismo ELECTROMAGNETISMO Aplicaciones del Ferromagnetismo – Transformadores eléctricos – Núcleos de generadores y motores eléctricos – Sistemas de suspensión magnética – Baterías de inducción – Soportes de información

Aplicación en soporte de información ELECTROMAGNETISMO Aplicación en soporte de información Los discos duros generalmente utilizan un sistema de grabación magnética analógica, que graba la información sobre el soporte cuando este pasa delante del electroimán, el soporte puede ser un carrete de hilo, cinta de papel o cinta magnética. El electroimán reorienta las partículas del material ferromagnético (óxidos de hierro o de cromo) que recubren el soporte; la reproducción recorre el camino opuesto. Esta cinta magnética es un tipo de soporte de almacenamiento de información que se graba en pistas sobre una banda de un material magnético, generalmente óxido de hierro o algún cromato, el tipo de información que se puede almacenar en las cintas magnéticas es variado: vídeo, audio y datos.

Aplicación en soporte de información ELECTROMAGNETISMO Aplicación en soporte de información Partes de un lector

Aplicación en soporte de información ELECTROMAGNETISMO Aplicación en soporte de información El sentido del campo en cada región imantada hace que esta adquiera una imantación o la contraria

Aplicaciones Ferromagnetismo ELECTROMAGNETISMO Aplicaciones Ferromagnetismo Según se orienten las zonas imantadas originan o no un campo en sus alrededores que será interpretado como un 1 un como un 0

Aplicaciones Ferromagnetismo ELECTROMAGNETISMO Aplicaciones Ferromagnetismo Representación de 1011

ELECTROMAGNETISMO ¿Les quedó claro? FIN