Magnetismo

1) La magnetita (o piedra imán) es un mineral de hierro constituido por óxido fe-rroso-diférrico (Fe3O4) que debe su nombre de la ciudad griega de Magnesia. Su fuerte magnetismo se debe a un fenómeno de ferromagnetismo: los mo-mentos magnéticos de los distintos cationes de hierro del sistema se encuen¬tran fuertemente acoplados, por interacciones anti ferromagnéticas, pero de forma que en cada celda unidad resulta un momento magnético no compen¬sado. La suma de estos momentos magnéticos no compensados, fuertemente acoplados entre sí, es la responsable de que la magnetita sea un imán.

2) Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones que des-criben por completo los fenómenos electromagnéticos. La gran contribución de James Clerk Maxwell fue reunir en estas ecuaciones largos años de resultados experi¬mentales, debidos a Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introdu-ciendo los conceptos de campo y corriente de desplazamiento, y unificando los campos eléc¬tricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnéti-co.

Primera ley de Maxwell

La primera describe cómo es el campo eléctrico debido a cargas en reposo; (Ley de Gauss, explica la relación entre el flujo del campo eléctrico y una superficie cerrada).

∇D=ρ

La ley dice que el flujo eléctrico a través de una superficie cerrada es proporcional a la densidad carga que hay en el interior de la superficie. Esta ley puede interpretarse, en electrostática, entendiendo el flujo como una medida del número de líneas de campo que atraviesan la superficie en cuestión. Para una carga puntual, este número es constante si la carga está contenida por la superficie y es nulo si esta fuera (ya que hay el mismo nú¬mero de líneas que entran como que salen). Además, al ser la densidad de líneas propor¬cionales a la magnitud de la carga, resulta que este flujo es proporcional a la carga si está encerrada (o nulo, si no lo está).

Esta ley es más general que la ley de Coulomb, ya que se trata de una ley universal, vá¬lida en situaciones no electrostáticas en las que la ley de Coulomb no es aplicable.

Segunda ley de Maxwell

La segunda traduce en forma matemática la imposibilidad de separar los polos magné-ti¬cos de un imán; (Ley de Gauss para el campo magnético, es equivalente a afirmar que el mono polo magnético no existe).

∇B = 0

Esta ley primordialmente indica que las líneas de los campos magnéticos deben ser ce-rradas. Los campos magnéticos, a diferencia de los eléctricos, no comienzan y ter-minan en cargas diferentes, esto expresa la no existencia del monopolo magnético (un imán con un solo polo magnético). Si en algún momento se demuestra que ∇B≠0, se demostrará la existencia de mono polos magnéticos, y la Ley de Gauss para el campo magnético debe¬ría modificarse para adoptar la forma: ∇B=ρm (donde ρm corresponde-ría a la densidad de monopolos magnéticos).

Tercera ley de Maxwell

La tercera expresa en términos de campos magnéticos y corrientes eléctricas el descu-brimiento de Oersted (Ley de Ampere generalizada)

∇xH = J + ∂D/∂ t

En el caso específico estacionario esta relación se corresponde a la ley de Ampere (∇xH = J). Para campos no estacionarios (los que varían a través del tiempo), Maxwell refor¬muló esta ley añadiéndole el último término, confirmando que un campo eléctrico que va¬ría con el tiempo produce un campo magnético.

Cuarta ley de Maxwell

La cuarta recoge la aportación de Faraday.

∇xE = - ∂B/∂ t

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 cual¬quiera con el circuito como borde. Además demuestra que un voltaje puede ser generado variando el flujo magnético que atraviesa una superficie dada, esto es la base del funcio¬namiento de los motores eléctricos y los generadores eléctricos.

3) A. Podemos clasificar todas las sustancias, de acuerdo con su comportamiento al ser sometidas a la acción de un campo magnético, en una de estas tres ca-tego¬rías:

• Sustancias paramagnéticas, débilmente atraídas hacia la zona de campo más intenso;

• Sustancias diamagnéticas, débilmente

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