Apuntes de Física IV Nivel Medio Superior

[pic 1]

ELECTROMAGNETISMO

MAGNETISMO

Es la propiedad que presentan determinados materiales para atraer ciertos cuerpos.

La sustancia natural que posee esta propiedad es la magnetita (óxido ferroso férrico) (Fe3O4)

A las regiones donde se concentra el magnetismo en los cuerpos, se les denominan polos magnéticos. A los cuerpos que poseen polos magnéticos se les llaman imanes.

• Naturales

IMANES        - Permanentes (De barra y de herradura)[pic 2]

• Artificiales

- No permanentes (Electroimanes)

[pic 3]

V

Magnetita        Imán de barra        Imán de herradura        Electroimán[pic 4][pic 5][pic 6]

En los imanes artificiales, los polos se localizan en los extremos y ahí se manifiesta con mayor intensidad el magnetismo.

Conclusión: Al extremo de un imán que apunta hacia el norte, se le llama polo norte magnético, por lo tanto, al otro extremo se le denomina polo sur magnético.

MAGNETISMO TERRESTRE

Es conocido por todos que alrededor de la Tierra existe un campo magnético. El análisis del campo magnético terrestre nos lleva a considerar a la Tierra como un imán gigantesco.[pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]

Eje polar

Eje magnético

Polo norte geográfico

Ecuador magnético

Polo norte magnético

Ecuador Terrestre

Polo sur magnético

Declinación

Ecuador magnético

Polo sur geográfico

Inclinación

Eje magnético        Eje polar

A la desviación que existe entre el eje polar y el eje magnético se le conoce como declinación magnética, y a la desviación entre el ecuador terrestre y el ecuador magnético se le conoce como inclinación magnética.

LEY DE LOS POLOS MAGNÉTICOS

“Polos magnéticos del mismo nombre se repelen. Polos magnéticos de diferente nombre se atraen”

No existen polos aislados. No importa cuántas veces se fragmente un imán, cada pieza resultante será un nuevo imán con un polo norte y un polo sur.

Conclusión: No existe un mono polo magnético, es decir, un imán que solo tenga un polo sur o un polo norte.

TEORIA DE WEBER

Los átomos en un material magnético están agrupados en microscópicas regiones magnéticas conocidas como dominios. Se considera que todos los átomos dentro de un dominio están magnéticamente polarizados. En un material no magnetizado, los dominios están orientados en dirección al azar como lo vemos en la siguiente figura:

[pic 12]        [pic 13]        [pic 14]

Cuando un material no está magnetizado        Cuando actúa una fuerza magnetizante, los los dominios están orientados al azar.        pequeños imanes giran aproximándose cada

vez más hacia la dirección de la fuerza.

CAMPO MAGNÉTICO

“Se define como el espacio que rodea a un imán y en donde se dejan sentir sus efectos magnéticos”

No es visible al ojo humano. Para poder hacerlo se forman espectros magnéticos con limadura de fierro que forma una cadena de polarización.

LÍNEAS DE FUERZA MAGNÉTICA[pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19]

[pic 20]

LINEAS DE FUERZA DEL CAMPO MAGNÉTICO

Se define a las líneas de fuerza del campo magnético como las líneas imaginarias que representan gráficamente el campo magnético.

Se consideran como cantidades vectoriales, puesto que tienen magnitud, dirección y sentido y convencionalmente su dirección es del polo norte al polo sur de un imán.

DENSIDAD DE FLUJO MAGNÉTICO (β)

“Es el número de líneas de fuerza (flujo magnético) que atraviesan perpendicularmente a una unidad de área en un campo magnético”

𝜱

𝖰 = 𝑨        ∴        𝜱 = 𝖰 𝑨[pic 21]

β = Densidad de flujo magnético en, Wb/m2 = Tesla

Ф = Flujo magnético en, Wb

A = Área sobre la que actúa el flujo en, m2

Cuando las líneas de fuerza NO penetran perpendicularmente a la unidad de área sino que lo hacen con otro ángulo, entonces:

𝜱

𝖰 = 𝑨 𝒔𝒆𝒏 𝜽        ∴        𝜱 = 𝖰 𝑨 𝒔𝒆𝒏 𝜽[pic 22]

Conclusión: La densidad de flujo magnético es un vector que representa la intensidad, dirección y sentido del campo magnético en un punto considerado en él.

INDUCCION MAGNÉTICA EN UN PUNTO CERCANO A UN IMÁN

Si consideramos al flujo magnético como una fuerza por unidad de masa de un polo, tenemos que:

𝐹

𝛽 =[pic 23]

𝑀

⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 1

Por otra parte, veremos más adelante que la Ley de Coulomb para polos magnéticos es:

𝐹 = 𝐾′ 𝑀1𝑀2

𝑟2

-----------2

Sustituyendo 2 en 1

𝛽 =

𝐾𝘍𝑀1𝑀2

𝑟2[pic 24]

[pic 25]

𝑀

Obtenemos:

𝖰 = 𝑲′ 𝑴[pic 26]

𝒓𝟐

β = Inducción magnética en, T

K’= Constante de proporcionalidad = 10-7 N/Amp2

M = Masa magnética en, Amp-m

r = Distancia del punto al imán en, m

LEY DE COULOMB DEL MAGNETISMO

“La fuerza de atracción o repulsión entre polos magnéticos es directamente proporcional al producto de sus masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.”

𝑭 = 𝑲′ 𝑴𝟏𝑴𝟐[pic 27]

𝒓𝟐

F = Fuerza de atracción o repulsión en, N

M1 y M2 = Masas magnéticas en, Amp-m

r = Distancia de separación en, m

K’ = Constante de proporcionalidad = 10-7 en, N/Amp2

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