3.4 Líneas de Campo Magnético y Flujo Magnético Aguilar Galván Diana Laura Pecero Ricardo Jessica Lucía.

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1 3.4 Líneas de Campo Magnético y Flujo Magnético Aguilar Galván Diana Laura Pecero Ricardo Jessica Lucía

2 Magnetismo  Fenómenos magnéticos observados por primera vez ~ 2500 años atrás: Imanes permanentes = fragmentos de mineral de hierro magnetizado o Encontrados cerca de la antigua ciudad de Magnesia (hoy Manisa, en Turquía occidental)

3 Imanes permanentes ejercen fuerzas uno sobre otro y sobre trozos de hierro que no están magnetizados Ejemplos:  Varilla de hierro en contacto con imán natural se magnetiza si la varilla flota en agua o esta suspendida por un hilo en su parte central, tiende a alinearse con la dirección norte-sur.  Aguja de brújula = trozo de hierro magnetizado

4 Polos magnéticos: Dos extremos de un imán permanente, polo norte (N) apunta al norte, y sur (S) apunta al sur.  Polos opuestos se atraen y polos iguales se rechazan.  Un objeto no magnetizado con hierro es atraído por cualquiera de los polos del imán permanente.

5  Las líneas de campo convergen donde la fuerza magnética es mayor y se separan donde es más débil. Por ejemplo, en una barra imantada compacta o " dipolo ", las líneas de campo se separan a partir de un polo y convergen en el otro y la fuerza magnética es mayor cerca de los polos donde se reúnen. El comportamiento de las líneas en el campo magnético terrestre es muy similar. El espacio entre ellas indica el valor del campo. En las regiones en donde las líneas están muy juntas este es muy grande, mientras que donde están muy separadas es muy pequeño.

6 Líneas de campo magnético  Dirección que señalaría una brújula o Dirección del campo = dirección de la fuerza que el campo ejercería sobre un polo norte magnético.

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8 Propiedades de las líneas de campo  La dirección del recorrido es el mismo que el del vector en cada punto.  Pueden ser cerradas, como en el campo magnético; o abiertas, como en el campo gravitatorio.  No se pueden cortar.  Si son salientes, el punto de donde proceden se llama fuente. Si son entrantes, se llama sumidero.  Si el campo es uniforme, son rectas paralelas e igualmente espaciadas.  Cuando tienden a converger el campo es más intenso.  Son perpendiculares a las superficies equipotenciales

9  Las líneas del campo magnético se deben a Michael Faraday (1791- 1867) que las denominó "líneas de fuerza". Faraday fue uno de los grandes descubridores de la electricidad y del magnetismo, formulador de los principios mediante los que trabajan los generadores y los transformadores eléctricos, así como de las bases de la electroquímica. Historia:

10  Donde las líneas eran fundamentales para la forma en que se movían los electrones e iones. Estas partículas cargadas eléctricamente tienden a permanecer unidas a las líneas de campo donde se asientan, girando en espiral a su alrededor mientras se deslizan por ellas

11  Actualmente la mayoría de los científicos ven las líneas de campo como abstracciones intangibles, útiles solo para describir los campos magnéticos. Sin embargo Faraday sentía que representaban más, que el espacio que contenía las "líneas de fuerza" magnéticas no estaba vacío sino que tenían ciertas propiedades físicas. El joven colega de Faraday, James Clerk Maxwell, un físico matemático de una enorme creatividad, dio cuerpo a esas ideas en términos matemáticos rigurosos y ahora las "ecuaciones de Maxwell" son la piedra angular de la teoría electromagnética.

12 Ley de Gauss  La ley de Gauss explica la relación entre el flujo del campo eléctrico y una superficie cerrada. Se define como flujo eléctrico a la cantidad de fluido eléctrico que atraviesa una superficie dada. Análogo al flujo de la mecánica de fluidos, este fluido eléctrico no transporta materia, pero ayuda a analizar la cantidad de campo eléctrico (E) que pasa por una superficie S.

13 Ley de Gauss para campo magnético  Esta ley primordialmente indica que las líneas de los campos magnéticos deben ser cerradas.  Las líneas de campo magnético comienzan y terminan en el mismo lugar, por lo que no existe un monopolo magnético.

14 Ley de Faraday-Lenz  La ley de Faraday nos habla sobre la inducción electromagnética, la que origina una fuerza electromotriz en un campo magnético.  Lo primero que se debe introducir es la fuerza electromotriz (), si tenemos un campo magnético variable con el tiempo, una fuerza electromotriz es inducida en cualquier circuito eléctrico; y esta fuerza es igual a menos la derivada temporal del flujo magnético

15 Ley de Ampere generalizada  Ampere formuló una relación para un campo magnético inmóvil y una corriente eléctrica que no varía en el tiempo. La ley de Ampere nos dice que la circulación en un campo magnético (B) a lo largo de una curva cerrada C es igual a la densidad de corriente (J) sobre la superficie encerrada en la curva C.  Pero cuando esta relación se la considera con campos que sí varían a través del tiempo llega a cálculos erróneos, como el de violar la conservación de la carga. Maxwell corrigió esta ecuación para lograr adaptarla a campos no estacionarios

16 Principio de conservación de carga.  El principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva

17 Ecuaciones de Maxwell Estas cuatro ecuaciones junto con la fuerza de Lorentz son las que explican cualquier tipo de fenómeno electromagnético. Una fortaleza de las ecuaciones de Maxwell es que permanecen invariantes en cualquier sistema de unidades, salvo de pequeñas excepciones, y que son compatibles con la relatividad especial y general.

18 Experimento  https://www.youtube.com/watch?v=rAmt suBG6ho

19 Problema Resuelto

20 ¿Qué es el flujo magnético?  El flujo magnético, es una medida de la cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado entre las líneas de campo magnético y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de flujo magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se designa por Wb. En el sistema cegesimal se utiliza el maxwell (1 weber =108 maxwells). [Wb]=[V]·[s]

21 Como ya predijo Fritz London en 1948, es posible observar la cuantización del flujo magnético en sustancias superconductoras. El cuanto de flujo magnético es una constante física: El inverso del cuanto de flujo magnético KJ = 1/Φ0 se suele conocer como constante de Josephson, por Brian David Josephson. Empleando el efecto Josephson es posible medir con mucha precisión el cuanto de flujo magnético, lo cual se ha empleado junto con el efecto Hall cuántico para medir la constante de Planck con la máxima precisión hasta la fecha.

22  El efecto Josephson es el fenómeno de la supercorriente, se denomina así al paso de partículas cargadas en forma de corriente eléctrica ocasionada por el efecto túnel entre dos superconductores separados, estos a su vez están separados por una capa de un medio aislante o un metal no superconductor de unos pocos nanómetros. Efecto Josephson

23  https://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_magn%C3%A9tico  https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Josephson  http://www.fis.puc.cl/~jalfaro/fis1533/clases/campomagnetic o.pdf  file:///C:/Users/Jessi/Downloads/Campo%20magn%C3%A9tic o-%20(1).pdf  http://www.astro.ugto.mx/~rcoziol/Cursos/EM/EM2013s2_cap 8.pdf  http://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/Mfldline.html  https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADneas_de_campo  http://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/Mhfldlns.html  https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica#Principi o_de_conservaci.C3.B3n_de_la_carga  https://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaciones_de_Maxwell Bibliografía