El magnetismo
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Física conceptual (segunda edición). Paul G. Hewitt Física conceptual (segunda edición). Paul G. Hewitt. Addison-Wesley Iberoamericana, 1995. El mundo de la física. Cargas y campos eléctricos. Ana María Cetto et al. Editorial Trillas, México, 1979. El mundo de la física. Corrientes eléctricas y fenómenos electromagnéticos. Ana María Cetto et al. Editorial Trillas, México, 1979. Principios de física. Curso de introducción. Virgilio Beltran y Eliezer Braun. Editorial Trillas, México, 1971. Física. Fundamentos y fronteras. Roberto Stollberg y Faith Fitch Hill. Publicaciones Cultural, México 1994 Física. Physical Science Study Committee. Segunda edición. Editorial Reverté, 1967. Física. Robert Resnick, David Halliday y Kenneth S. Krane. CECSA, México, 2005.
El magnetismo Introducción Los imanes. Los polos magnéticos El campo magnético Las fuerzas magnéticas que se ejercen sobre una partícula cargada en movimiento Las fuerzas magnéticas que se ejercen sobre un alambre que transporta una corriente eléctrica La corriente eléctrica y el campo magnético. El experimento de Oërsted La ley de Biot y Savart La ley de Ampere
Introducción En Física se conoce como magnetismo a uno de los fenómenos por medio de los cuales los materiales ejercen fuerzas atractivas o repulsivas sobre otros materiales. El magnetismo forma junto con la fuerza eléctrica una de las fuerzas fundamentales de la física, el electromagnetismo.
La fuerza magnética es más complicada que la fuerza eléctrica Introducción Hay muchas similitudes entre los fenómenos electrostáticos y los fenómenos magnéticos; sin embargo, como veremos más adelante, también hay diferencias fundamentales. La fuerza magnética es más complicada que la fuerza eléctrica
Un poco de historía La ciencia del magnetismo se originó en la antiguedad. Nació de la observación de que ciertas piedras naturales se atraían entre sí y también a pequeños trozos de metal (el hierro), pero no otros como el oro o la plata. El término "magnetismo" proviene del nombre de una región (Magnesia) en Asia menor, una de las localidades donde se descubrieron esas piedras.
Un poco de historía La brújula. Los Chinos hacia el año 1000. Petrus Peregrinus. 1269 William Gilbert. 1600 Propuso que la Tierra era un imán gigante John Michell. 1750 Charles Augustin Coulomb. 1780
El magnetismo Hoy el descubrimiento del magnetismo tiene aplicaciones prácticas de gran utilidad, desde los imanes pequeños del "refrigerador" hasta la cinta magnética para grabar y los discos de computadora. Los físicos usan el magnetismo de los núcleos del átomo para obtener imágenes de los órganos internos del cuerpo humano. Las naves espaciales han medido el magnetismo de la Tierra y de otros planetas para conocer la estructura interna de éstos.
El magnetismo Todo imán posee dos polos, norte y sur, independiente de la forma que tenga el cuerpo. Estos polos ejercen fuerzas entre sí, de manera análoga a lo que ocurre con las cargas eléctricas. El norte geográfico terrestre coincide con el polo sur magnético, y el sur geográfico con el norte magnético
El magnetismo Solamente dos minerales realmente tiene propiedades magnéticas per se: La magnetita Fe3O4 La pirita magnética Fe1-xS
Fuerza entre los polos de los imanes Los polos iguales se repelen, los polos distintos se atraen .
La tierra, un gigantesco imán El campo magnético de la tierra es como una pequeña pero poderosa barra magnética ubicada cerca del centro de la tierra y inclinada 11º con respecto al eje de rotación de la tierra. El magnetismo en la tierra lo podemos visualizar como líneas de fuerza del campo magnético que indican la presencia de una fuerza magnética en cualquier punto del espacio. La brújula esta influida por este campo ya que su aguja rota y se detiene cuando esta paralela a las líneas de fuerza en dirección Norte-Sur.
Los imánes Si se cuelga un imán de barra de un cordel atado a la parte central funcionará como una brujula. El extremo que apunta hacía el norte se llama polo norte y el que apunta hacía el sur polo sur. Todo imán tiene un polo norte y un polo sur.
Clasificación de los materiales según sus propiedades magnéticas Hay sustancias que no tiene ninguna propiedad magnética: La madera, los plásticos, etc. Hay sustancias con fuertes propiedades magnéticas: La mayoría de los metales, etc. .
Clasificación de los materiales según sus propiedades magnéticas Las sustancias magnéticas se clasifican en: Ferromagnéticas Paramagnéticas Diamagnéticas Ferrimagnéticas Antiferromagnéticas .
Clasificación de los materiales según sus propiedades magnéticas Ferromagnetismo . Materiales que tienen una fuerte atracción magnética cuando son sujetos a un campo magnético.
Clasificación de los materiales según sus propiedades magnéticas Paramagnetismo . Materiales que tienen una respuesta muy débil cuando son sujetos a un campo magnético.
Clasificación de los materiales según sus propiedades magnéticas Diamagnetismo . Materiales que son repelidos cuando son sujetos a un campo magnético.
Fuerza entre los polos de los imanes .
Fuerza entre los polos de los imanes La fuerza entre los polos de un imán se parece mucho a la fuerza eléctrica, pero …… .
Los polos magnéticos Si partes un imán, te vuelve a quedar un nuevo imán, con polo norte y polo sur. Si lo vuelves a hacer, sucede lo mismo Y así ….. Hasta llegar a los átomos mismos ad-infinitum
Los polos magnéticos
No existen polos magnéticos aislados Los polos magnéticos No existen polos magnéticos aislados
No existen polos magnéticos aislados Los polos magnéticos No existen polos magnéticos aislados Al menos, no hasta ahora, …..
El campo magnético
El campo magnético
El campo magnético La dirección del campo magnético corresponde a la que indica el polo norte de una brújula en cualquier punto de su interior. Se determina así las líneas de campo magnético
El campo magnético
El campo magnético
La fuerza magnética
La fuerza magnética
La fuerza magnética
La fuerza magnética
La fuerza magnética
La fuerza magnética
La fuerza magnética
La fuerza magnética
De nuevo el campo magnético
El campo magnético
Las unidades del campo magnético
El campo magnético
Las unidades del campo magnético Metros/segundo Newtons Teslas Coulombs
Nikola TESLA Nikola Tesla (en cirílico serbio: Никола Тесла) 10 de julio de 1856 al 7 de enero de 1943 Inventor, físico, ingeniero mecánico e ingeniero eléctrico. Nació en Smiljan, hoy Croacia; etnicamente serbio.
La fuerza magnética y el campo magnético
La fuerza magnética y el campo magnético
La fuerza magnética y el campo magnético La magnitud dirección y sentido de la fuerza magnética que actúa sobre la carga, depende de la dirección relativa entre la partícula y el campo magnético
La fuerza magnética y el campo magnético Si la velocidad de la partícula es paralela a la dirección del campo magnético, el campo no ejerce fuerza. N S
La fuerza magnética y el campo magnético La fuerza magnética es perpendicular al plano formado por la velocidad de la partícula y el campo magnético B v F q
La fuerza magnética y el campo magnético Si la partícula es de carga negativa, la fuerza va en dirección contraria B v F q B v F q Una partícula positiva dentro de un campo magnético Una partícula negativa dentro de un campo magnético
Ejemplos
El campo magnético. Ejemplo
El campo magnético. Ejemplo
El campo magnético. Ejemplo
El campo magnético. Ejemplo
El campo magnético. Ejemplo
La fuerza magnética. Ejemplo
La fuerza magnética. Ejemplo
La fuerza magnética. Ejemplo
La fuerza magnética. Ejemplo
La fuerza magnética. Ejemplo
La fuerza magnética. Ejemplo
La intensidad del campo magnético en el Universo
La intensidad del campo magnético Los “potholes” en el campo magnético alrededor de nuestra Sistema Solar son de 0.01 nanotesla En espacio exterior la densidad magnética del flujo está entre 0.1 y 10 nanoteslas (10−10 T y 10−8 T) En la tierra el campo magnético en la latitud de 50° es de 58 µT (5.8×10−5 T) y en el ecuador de 31 µT (3.1×10−5 T) En una mancha solar es de 0.15 T Un imán grande de una bocina de 14 kilogramos tendrá 1 T Un imán moderno tiene una fuerza de cerca de 1.25 T
La intensidad del campo magnético Los sistemas médicos de resonancia magnética utilizan densidades del campo a partir del 1.5 a 3 T en la práctica, experimental hasta 7 T El campo magnético continuo más fuerte producido en un laboratorio (USA), 45 T El campo magnético pulsado más fuerte, obtenido con técnicas no destructivas en un laboratorio (USA), 100 T El campo magnético pulsado más fuerte, obtenido siempre con explosivos en un laboratorio, 2800 T
La intensidad del campo magnético En una estrella de neutrones de 1 a 100 megateslas (106 T a 108 T) En un magnetar, 0.1 a 100 gigateslas (108 T a 1011 T ) Fuerza teórica máxima del campo de una estrella de neutrón, y por lo tanto el límite superior hasta el momento para cualquier fenómeno conocido, 10 terateslas (1013 T)
Las unidades del campo magnético. El Gauss
Comparación entre la fuerza eléctrica y la fuerza magnética
Fuerza eléctrica y fuerza magnética Siempre paralela a la dirección del campo Surge por la existencia de una carga generadora Q Actúa sobre una partícula cargada independiente que esté en reposo Es perpendicular al plano donde se orienta el campo magnético Actúa sobre una partícula en movimiento
Fuerza eléctrica y fuerza magnética No realiza trabajo, ya que es perpendicular a la velocidad de desplazamiento de la partícula La partícula no incrementa ni disminuye el módulo de su velocidad por la presencia de la fuerza magnética Realiza trabajo cada vez que desplaza una carga
La fuerza de Lorentz
La fuerza de Lorentz Hasta ahora hemos tratado por separado el campo eléctrico y el campo magnético, pero es claro que en muchas situaciones tendremos los dos campos a la vez, ¿qué sucede en ese caso? Resulta que los campos eléctricos y magnéticos tiene la increíble propiedad de superponerse linealmente; es decir, la acción de los dos a la vez es como si uno no se diera cuenta de que existe el otro y viceversa. Por lo tanto, el resultado es que se suman vectorialmente.
La fuerza de Lorentz
La fuerza de Lorentz