1.Tipos De Imanes 2.Campo Magnético 3.Magnetismo Terrestre 4.Teorías Del Magnetismo 5.Propiedades...
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ANÁLISIS DEL MAGNETISMO
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1. Tipos De Imanes2. Campo Magnético
3. Magnetismo Terrestre4. Teorías Del Magnetismo
5. Propiedades Magnéticas De Los Materiales• Paramagnetismo• Diamagnetismo
• Ferromagnetismo6. Intensidad Magnéticos Productos Por Una Corriente
7.Campos Magnéticos Productos Por Una Corriente• Conductor Rectilíneo
A. ANÁLISIS DEL MAGNETISMO
Tipos de imanes
Imanes Naturales Imanes Artificiales Imanes Temporales Imanes Permanentes
Imanes Cerámicos O Ferritas Imanes De Alnico
Imanes De Tierras Raras Imanes Flexibles
TIPOS DE IMANES
Aquel cuerpo capaz de producir un campo magnético propio, de forma tal que atraiga al hierro, el cobalto y el níquel, se denomina imán.
Este material presenta una mayor capacidad de atracción sobre sus extremos, y pueden clasificarse de acuerdo a su origen o composición:
Según su origen:
IMANES NATURALES: se refiere a minerales naturales, los cuales tienen la propiedad de atraer elementos como el hierro, el níquel, etc.
La magnetita es un imán de este tipo, compuesto por óxido ferroso férrico, cuya particularidad principal consiste en atraer fragmentos de hierro natural.
IMANES ARTIFICIALES: esta denominación recae sobre aquellos cuerpos magnéticos que, tras friccionarlos con magnetita se transforman de manera artificial en imanes.
IMANES TEMPORALES: los imanes temporales están conformados por hierro dulce y se caracterizan por poseer una atracción magnética de corta duración.
IMANES PERMANENTES: con este término se alude a aquellos imanes constituidos por acero, los cuales conservan la propiedad magnética por un tiempo perdurable.
.
IMANES DE ALNICO: el nombre deriva de una contracción de las palabras: aluminio, níquel y cobalto, elementos de los que se compone. Esta clase de imanes presentan un buen
comportamiento frente a la presencia de altas temperaturas, sin embargo, no cuentan con considerable fuerza.
IMANES DE TIERRAS RARAS: esta clase de imanes se subdividen en dos categorías de acuerdo al material químico del que se compone:
Neodimio: están formados por hierro, neodimio y boro. Presentan una oxidación fácil, y se utilizan en aquellos casos donde las temperaturas no alcanzan los 80º C.
Samario cobalto: no suelen oxidarse de manera fácil, aunque el precio al que cotizan es muy elevado.
IMANES FLEXIBLES: como su nombre lo indica, estos imanes poseen una gran flexibilidad. Están compuestos por partículas magnéticas como el estroncio y el hierro. Las desventajas
de los imanes flexibles son la baja resistencia a la oxidación y su escasa potencia magnética.
IMANES CERÁMICOS O FERRITAS: Esta clase de imanes tiene un aspecto liso y color grisáceo. Suelen ser de los más utilizados debido a su maleabilidad. Aunque, por otro lado,
al ser frágiles, corren el riesgo de romperse con facilidad
CAMPO MAGNETISMOUn campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de las corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético en cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial. Específicamente, el campo magnético es un vector axial, como lo son los momentos mecánicos y los campos rotacionales. El campo magnético es más comúnmente definido en términos de la fuerza de Lorentz ejercida en cargas eléctricas. Campo magnético puede referirse a dos separadas pero muy relacionados símbolos B y H.
Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento y el momento magnético intrínseco de las partículas elementales asociadas con una propiedad cuántica fundamental, su espin. En la relatividad especial, campos eléctricos y magnéticos son dos aspectos interrelacionados de un objeto, llamado el tensor electromagnético. Las fuerzas magnéticas dan información sobre la carga que lleva un material a través del efecto Hall. La interacción de los campos magnéticos en dispositivos eléctricos tales como transformadores es estudiada en la disciplina de circuitos magnéticos.
Campo magnético
Entre las definiciones de campo magnético se encuentra la dada por la fuerza de Lorentz. Esto sería el efecto sobre una región del espacio, generado por una corriente eléctrica o un imán, en la que una carga eléctrica puntual de valor (q), que se desplaza a una velocidad , experimenta los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad (v) como al campo (B). Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente ecuación.
Donde F es la fuerza magnética, v es la velocidad y B el campo magnético, también llamado inducción magnética y densidad de flujo magnético. (Nótese que tanto F como v y B son magnitudes vectoriales y el producto vectorial tiene como resultante un vector perpendicular tanto a v como a B). El módulo de la fuerza resultante será.
La existencia de un campo magnético se pone de relieve gracias a la propiedad (la cual la podemos localizar en el espacio) de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brújula, que evidencia la existencia del campo magnético terrestre, puede ser considerada un magnetómetro.
Fuerza de Lorentz
El campo magnético terrestre (también llamado campo geomagnético) es el campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta el límite en el que se encuentra con el viento solar, una corriente de partículas energéticas que emana de Sol. Su magnitud en la superficie de la Tierra varía de 25 a 65 μT (0,25-9,65 G). Se puede considerar en aproximación el campo creado por un dipolo magnético inclinado un ángulo de 10 grados con respecto al eje de rotación (como un imán de barra). Sin embargo, al contrario que el campo de un imán, el campo de la Tierra cambia con el tiempo porque se genera por el movimiento de aleaciones de hierro fundido en el núcleo externo de la Tierra (la geodinamo). El polo norte magnético se desplaza, pero de una manera suficientemente lenta como para que las brújulas sean útiles en la navegación. Al cabo de ciertos periodos de duración aleatoria (con un promedio de duración de varios cientos de miles de años), el campo magnético de la Tierra se invierte (el polo norte y sur geomagnético permutan su posición). Estas inversiones dejan un registro en las rocas que permiten a los paleomagnetistas calcular la deriva de continentes en el pasado y los fondos oceánicos resultado de la tectónica de placas.
La región por encima de la ionosfera —que se extiende varias decenas de miles de kilómetros en el espacio— es llamada la magnetosfera. Esta nueva capa protege a la Tierra de los rayos cósmicos que destruirían la atmósfera externa, incluyendo la capa de ozono que protege a la Tierra de la dañina radiación ultravioleta.
MAGNETISMO TERRESTRE
El magnetismo es un fenómeno físico que despierta mucha curiosidad, quizás sea por el hecho que se trata de una fuerza invisible a nuestros ojos. Existen muchas teorías del magnetismo que explican con exactitud cómo actúa esta fuerza de atracción o repulsión entre los
materiales, conozcamos algunas de ellas.
Los primeros fenómenos magnéticos observados se manifiestan con fragmentos de piedra de imán o magnética, encontrado cerca de la
ciudad de magnesia hace aproximadamente 2000 años. si una barra de imán se introduce en un recipiente que contenga limaduras de hierro y enseguida retire , se observa los diminutos fragmentos de hierro que se adhieren a él fuertemente alas aéreas cercanas a los
extremos. Dominios.
Teorías del magnetismo
PROPIEDADES
MAGNÉTICAS DE
LOS MATERIALES
El paramagnetismo es la tendencia de los momentos magnéticos libres (espín u orbitales) a alinearse paralelamente a un campo magnético. Si estos momentos magnéticos están fuertemente acoplados entre sí, el fenómeno será ferromagnetismo o ferrimagnetismo. Cuando no existe ningún campo magnético externo, estos momentos magnéticos están orientados al azar. En presencia de un campo magnético externo tienden a alinearse paralelamente al campo, pero esta alineación está contrarrestada por la tendencia que tienen los momentos a orientarse aleatoriamente debido al movimiento térmico.
Este alineamiento de los dipolos magnéticos atómicos con un campo externo tiende a fortalecerlo. Esto se describe por una permeabilidad magnética superior a la unidad, o, lo que es lo mismo, una susceptibilidad magnética positiva y muy pequeña.
En el paramagnetismo puro, el campo actúa de forma independiente sobre cada momento magnético, y no hay interacción entre ellos. En los materiales ferromagnéticos, este comportamiento también puede observarse, pero sólo por encima de su temperatura de Curie.
Se denomina materiales paramagnéticos a los materiales o medios cuya permeabilidad magnética es similar a la del vacío. Estos materiales o medios presentan en una medida despreciable el fenómeno de ferromagnetismo. En términos físicos, se dice que tiene un valor aproximadamente igual a 1 para su permeabilidad magnética relativa, cociente de la permeabilidad del material o medio entre la permeabilidad del vacío.
Los materiales paramagnéticos sufren el mismo tipo de atracción y repulsión que los imanes normales, cuando están sujetos a un campo magnético. Sin embargo, al retirar el campo magnético, la entropía destruye el alineamiento magnético, que ya no está favorecido energéticamente. Es decir, los materiales paramagnéticos son materiales atraídos por imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados. Algunos materiales paramagnéticos son: aire, aluminio, magnesio, titanio y wolframio.
paramagnetismo
En electromagnetismo, el diamagnetismo es una propiedad de los materiales que consiste en ser repelidos por los imanes. Es lo opuesto a los materiales ferromagnéticos los cuales son atraídos por los imanes. El fenómeno del diamagnetismo fue descubierto y nominado por primera vez en septiembre de 1845 por Michael Faraday cuando vio un trozo de bismuto que era repelido por un polo cualquiera de un imán; lo que indica que el campo externo del imán induce un dipolo magnético en el bismuto de sentido opuesto.
Las sustancias, son en su gran mayoría, diamagnéticas, puesto que todos los pares de electrones con espín opuesto contribuyen débilmente al diamagnetismo, y sólo en los casos en los que hay electrones desparejados existe una contribución paramagnética (o más compleja) en sentido contrario.
Algunos ejemplos de materiales diamagnéticos son: el bismuto metálico, el hidrógeno, el helio y los demás gases nobles, el cloruro de sodio, el cobre, el oro, el silicio, el germanio, el grafito, el bronce y el azufre. Nótese que no todos los citados tienen número par de electrones.
El grafito pirolítico, que tiene un diamagnetismo especialmente alto, se ha usado como demostración visual, ya que una capa fina de este material levita (por repulsión) sobre un campo magnético lo suficientemente intenso (a temperatura ambiente).
Experimentalmente, se verifica que los materiales diamagnéticos tienen:
Una permeabilidad magnética inferior a la unidad.
Una inducción magnética negativa.
Una susceptibilidad magnética negativa, prácticamente independiente de la temperatura, y generalmente del orden (en unidades cegesimales) de e.m.u./mol, donde M es la masa molecular.
diamagnetismo
El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferromagnética es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.
Los ferromagnetos están divididos en dominios magnéticos, separados por superficies conocidas como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnéticos están alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energía potencial, pero la formación de dominios está compensada por la ganancia en entropía.
Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados con el mismo sentido y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño. Este aumento de tamaño se explica por las características de las paredes de Bloch, que avanzan en dirección a los dominios cuya dirección de los dipolos no coincide; dando lugar a un monodominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece durante cierto tiempo.
ferromagnetismo
La intensidad del campo magnético nos indica lo intenso que es el campo magnético. La intensidad de campo en una bobina depende de la fuerza magnetomotriz (N·I). Ahora bien, cuanto más larga sea la bobina, más se dispersan las líneas de campo, dando como resultado una intensidad de campo más débil; por lo que se puede decir que, para una fuerza magnetomotriz constante, la intensidad de campo (H) es inversamente proporcional a la longitud media de las líneas de campo, tal como se expresa en la siguiente ecuación:
La intensidad de campo magnético
Donde: H = Intensidad del campo en amperio-vuelta/metro (Av/m)
N = N.º de vueltas de la bobina
I = Intensidad de la corriente (A)
L = Longitud de la bobina (m)
INTENSIDAD DEL
CAMPO MAGNÉTICO
Campos magnéticos por una corriente
Una corriente que circula por un conductor genera un campo magnético alrededor del mismo. La dirección y el sentido del campo magnético alrededor de un conductor se determina por la regla del tirabuzón. La misma consiste en imaginar un tirabuzón que
avanza representando a la corriente. Para hacerlo debe moverse girando en un determinado sentido. Ese es el sentido del campo magnético alrededor del conductor.
Para calcular el campo magnético alrededor de conductores se utilizan la Ley de Ampere y la Ley de Biot-Savart.
Se puede representar un elemento de corriente mediante un vector de longitud dl y sentido el sentido de circulación de la corriente.
El campo magnético dB que crea el elemento de corriente de longitud dl en un punto P del espacio es el campo magnético que crea en ese punto una carga puntual
moviéndose a la velocidad de desplazamiento multiplicado por el número total de cargas que contiene el elemento de corriente.
Un conductor rectilíneo está recorrido por una corriente eléctrica. En las proximidades del conductor se sitúa una aguja imantada paralela al conductor. Al pasar la corriente la aguja gira hasta ponerse perpendicular al conductor. Al cesar la corriente, la aguja vuelve a su
posición inicial. El paso de la corriente eléctrica ejerce sobre la aguja imantada los mismos efectos de un imán.Las corrientes eléctricas producen campos magnéticos.
En un campo magnético Para simplificar se ha orientado el vector densidad de corriente de tal manera que sea perpendicular a .
La corriente en un conductor rectilíneo es transportada por electrones libres, siendo el número de estos electrones por unidad de volumen del alambre.
Un conductor es un hilo o alambre por el que circula una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas electricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre que lleva
corriente.
Conductor rectilíneo
