Unidad 4: Campo magnÉtico
EMPEZAR
Equipo
Daniel De la rosa Ortega
Diana Laura García De la Cruz
Victor Sanchez Enríquez
Unidad 4: Campo Magnetico
Índice
Campo Magnetico
Generacion de campos electricos
Materiales magneticos y sus propiedades
Fuerza Magnetica y par sobre un conductor
Fuerza Magnetica entre conductores
Fuerza Magnetica Sobre una carga
Campo Magnetico y flujo magnetico
Conceptos
Magnetismo: El término magnetismo proviene de Magnesia, una provincia costera de
Thessaly en la Grecia antigua, donde se encontraron ciertas piedras hace más
de 2000 años. Esas piedras se llamaron piedras imán, y tenían la extraña
propiedad de atraer piezas de hierro. Este material en la actualidad se conoce
con el nombre de magnetita.
El magnetismo es una propiedad por la cual los materiales se atraen o repelen
de otros. Todos los materiales tienen propiedades magnéticas aunque sólo unos
pocos las tienen en una medida mucho mayor que los demás y los
denominamos magnéticos. Los materiales magnéticos se clasifican según su
comportamiento al acercarse a un imán o campo magnético.
Imagenes
Un imán natural es un mineral metálico que tiene la propiedad de atraer a
otros metales y se encuentra formado por elementos como el hierro, el cobalto
y el níquel. Todo imán tiene dos polos magnéticos: el polo norte y el polo sur,
cuya interacción produce dos tipos de fuerza: fuerzas de repulsión y fuerzas de
atracción.
Un imán puede ser natural o formado magnetizando un material con
propiedades magnéticas como lo es el hierro. Un material (cuyas propiedades
lo permitan) se magnetiza acercándolo a un campo magnético (por ejemplo a
otro imán).
Imagenes
En la región alrededor de un imán permanente existe un campo magnético, el
cual puede ser representado por líneas de flujo magnético parecidas a las líneas
del flujo eléctrico. Sin embargo, las líneas de flujo magnético no tienen puntos
de origen o terminación como las líneas de flujo eléctrico, sino que existen en
lazos continuos como se muestra en la figura
+ Dato curioso
Imantacion
Electroimanes
Es un proceso que consiste en dejar durante cierto tiempo el material en
contacto con un imán y así producir un imán artificial. Esta imantación puede
ser temporal o permanente. Por ejemplo, si frotamos un clip metálico o un clavo
con un imán, el clip se convertirá en un imán temporal y podrá atraer otros
objetos de hierro. Sin embargo, después de cierto tiempo este “magnetismo”
desaparece. En las industrias se emplean otros métodos más complicados
para fabricar los imanes permanentes, cuya capacidad de atraer el hierro
se conserva y no se reduce al pasar el tiempo.
Los electroimanes son imanes que funcionan con una corriente eléctrica.
Presentan sus propiedades magnéticas al circular esta corriente y se puede
variar su intensidad variando la cantidad de corriente.
Flujo Magnético
Consideremos una espira de alambre dentro de un campo magnético uniforme
como el que se muestra en la figura 5. La cantidad de líneas de campo que
pasan por ella dependen de su área, de su orientación en relación con el campo,
y de la intensidad de ese campo. Para describir la orientación de la espira se
emplea el concepto de un vector área. Su dirección es normal al plano de la
espira, y su magnitud es igual a esa área. Para medir la orientación relativa, se
usa un ángulo θ, formado entre el vector campo magnético B
y el vector área
A
.
El siguiente video donde se explica el campo y el flujo magnético para complementar la información
Materiales Magnéticos y sus propiedades
Materiales Magnéticos
Generación de Campos Eléctricos
¿Como se genera un campo eléctrico?
Los campos eléctricos pueden ser consecuencia de la presencia de cargas eléctricas, o bien de campos magnéticos variables, como lo demostraron los experimentos de los científicos británicos Michel Faraday y James C. Maxwell.
+ info
Generación de Campos Eléctricos
- Campos eléctricos tienen su origen en diferencias de voltaje: entre más elevado sea el voltaje, más fuerte será el campo que resulta.
- Campos magnéticos tienen su origen en las corrientes eléctricas: una corriente más fuerte resulta en un campo más fuerte. Un campo eléctrico existe aunque no haya corriente.
- Cuando hay corriente, la magnitud del campo magnético cambiará con el consumo de poder, pero la fuerza del campo eléctrico quedará igual.
Ejemplo:
Cuando una lámpara de mesa está enchufada, es decir, conectada a la red eléctrica a través del enchufe, sólo hay un campo eléctrico. El campo eléctrico puede compararse con la presión dentro de una manguera cuando se conecta al sistema de abastecimiento de agua y el grifo está cerrado.
El campo eléctrico está relacionado con la tensión, cuya unidad es el voltio (V). Se genera por la presencia de cargas eléctricas y se mide en voltios por metro (V/m). Cuanto mayor sea la fuente de alimentación del electrodoméstico, mayor será la intensidad del campo eléctrico resultante.
Cuando se enciende la lámpara, es decir, cuando la corriente pasa por el cable de alimentación, hay un campo eléctrico y un campo magnético. El campo magnético se origina como resultado del paso de corriente (es decir, el movimiento de electrones) a través del cable eléctrico.
Sección
Fuerza Magnética sobre una carga
La corriente es el resultado de las cargas en movimiento, luego, una carga puntual q, que se mueve con una cierta rapidez v, se comporta similar a una corriente pequeña y por lo tanto, el campo magnético B en el cual se mueve. “Una carga eléctrica «q» que se mueve con una velocidad «v» perpendicular a un campo magnético de magnitud «B» experimenta una fuerza magnética de magnitud «F = qvB”.ejerce sobre ella una fuerza.
Dirección de Fuerza: Regla 1 de la Mano Derecha
La dirección de la fuerza magnética F es perpendicular al plano formado por v y B, según lo determinado por la regla de la derecha 1 (o RHR-1). RHR-1 establece que, para determinar la dirección de la fuerza magnética sobre una carga móvil positiva, apunta el pulgar de la mano derecha en la dirección de v , los dedos en la dirección de B, y una perpendicular a la palma apunta en la dirección de F.
+ info
La fuerza magnética sobre una carga eléctrica en movimiento se puede describir utilizando la ley de la fuerza magnética de Lorentz. Esta ley establece que la fuerza magnética (Fm) sobre una carga (q) en movimiento con velocidad (v) en un campo magnético (B) está dada por la siguiente ecuación:
Esta ecuación indica que la fuerza magnética es perpendicular tanto a la velocidad de la carga como al campo magnético. La dirección de la fuerza se determina mediante la regla de la mano derecha, donde el pulgar representa la dirección de la velocidad (v), el índice la dirección del campo magnético (B), y el medio la dirección de la fuerza magnética (Fm).
Sección
Fuerza Magnetica y par sobre un conductor
concepto
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.
Cuando una carga eléctrica se mueve se genera un campo magnético, y cuando la carga eléctrica en movimiento se encuentra afectada por un campo magnético externo, se genera una fuerza sobre la carga eléctrica.
Lo mismo sucede alrededor de un conductor eléctrico cuando existe un flujo de electrones en él, cuando el cable o el conductor tiene una corriente eléctrica se genera un campo magnético alrededor de él y si se encuentra en una región donde existe un campo magnético externo «B», experimenta una fuerza magnética ocasionada por el campo magnético.
La fuerza máxima sobre un conductor portador de corriente ocurre cuando la dirección de la corriente y la dirección del campo magnético son perpendiculares entre sí (es decir, ángulo de noventa grados entre direcciones). Podemos derivar una expresión de la fuerza magnética máxima sobre una corriente tomando una suma de las fuerzas magnéticas en cargas individuales. (Las fuerzas se suman porque están en la misma dirección.)
Sección
Fuerza Magnetica entre conductores
concepto
La fuerza magnética entre conductores se rige por la ley de Ampère y la ley de Biot-Savart en el contexto de la electromagnetismo. Cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor, se genera un campo magnético alrededor de él. Si tienes dos conductores con corriente cercanos entre sí, los campos magnéticos generados interactúan y pueden producir una fuerza magnética entre ellos.
- Como una corriente en un conductor crea su propio campo magnético, es fácil entender que los conductores que lleven corriente ejercerán fuerzas magnéticas uno sobre el otro.
- Como se vera, dichas fuerzas pueden ser utilizadas como base para la definición del ampére y del Coulomb.
- Considérese dos alambres largos, rectos y paralelos separados a una distancia a que llevan corrientes I¹ e I² en la misma dirección, como se muestra. Lorem ipsum dolor amet, consectetuer adipiscing sed
- Se puede determinar facilmente la fuerza sobre uno de los alambres debida al campo magnético producido por el otro alambre.
- El alambre 2, el cual lleva una corriente I², genera un campo magnético B²en la posición del alambre 1, la fuerza magnética sobre una longitud l del alambre 1 es F¹ = I¹l x B²
La fuerza magnética en los conductores portadores de corriente se utiliza para convertir la energía eléctrica en trabajo. (Los motores son un excelente ejemplo: emplean bucles de alambre y se consideran en la siguiente sección). Magnetohidrodinámica (MHD) es el nombre técnico dado a una aplicación inteligente donde la fuerza magnética bombea fluidos sin mover partes mecánicas.
¡Gracias!
Ferromagnéticos
Los materiales ferromagnéticos poseen una fuerte atracción y retención hacia campos magnéticos debido a la interacción entre los momentos magnéticos atómicos o iónicos. En estos materiales, dominios magnéticos, donde todos los momentos magnéticos están alineados en la misma dirección, se forman espontáneamente, incluso en ausencia de un campo externo. Cuando se aplica un campo magnético externo, estos dominios tienden a alinearse con el campo, dando como resultado una fuerte magnetización del material.
Materiales Ferromagnéticos
Ferrimagnéticos
Los materiales ferrimagnéticos son similares a los antiferromagnéticos en el sentido de que tienen momentos magnéticos que se alinean en direcciones opuestas. Sin embargo, a diferencia de los antiferromagnéticos, no hay cancelación total de la magnetización ya que los momentos magnéticos tienen magnitudes diferentes. Esto da como resultado una magnetización neta. Los ferritas, que son óxidos mixtos como Fe3O4, son ejemplos típicos de materiales ferrimagnéticos.
Un dato curioso
Asi es como se veria el compo magnetico de la tirra.
Este auténtico escudo invisible de energía nos protege del exceso de radiación solar y es el responsable de fenómenos tan hermosos como las auroras boreales.
Antiferromagnéticos
Los materiales antiferromagnéticos poseen momentos magnéticos atómicos o iónicos que se alinean en direcciones opuestas de manera alternada, resultando en una cancelación de la magnetización neta. Esto sucede debido a la interacción antiferromagnética entre los átomos vecinos. A temperaturas muy bajas, conocida como la temperatura de Néel, esta alineación antiparalela es perfectamente ordenada.
Materiales comunes
- Manganeso.
- Óxido de hierro (FeO).
Una forma de recordar esto es que hay una velocidad, y así el pulgar la representa. Hay muchas líneas de campo, y así los dedos las representan. La fuerza está en la dirección que empujarías con la palma de la mano. La fuerza sobre una carga negativa está exactamente en la dirección opuesta a la de una carga positiva.
Paramagnéticos
Los materiales paramagnéticos tienen momentos magnéticos atómicos o iónicos que no interactúan fuertemente entre sí. En ausencia de un campo magnético externo, estos momentos magnéticos están desordenados. Sin embargo, cuando se aplica un campo magnético externo, tienden a alinearse en la dirección del campo, aunque de manera incompleta. Esta alineación resulta en una leve atracción del material hacia el campo magnético.
Ejemplo de los materiales Paramagnéticos
Diamagnéticos
Los materiales diamagnéticos no tienen ningún momento magnético intrínseco. Sin embargo, cuando se colocan en un campo magnético externo, desarrollan un momento magnético inducido en la dirección opuesta al campo aplicado. Esta oposición al campo externo resulta en una leve repulsión del material fuera del campo. El efecto diamagnético es débil y se presenta en todos los materiales, pero es más notable en aquellos que no presentan otras formas de magnetismo.
Ejemplo comunes
Los campos eléctricos estáticos se generan por cargas eléctricas fijas en el espacio, y son distintos de los campos que cambian con el tiempo, como los campos electromagnéticos generados por electrodomésticos, que utilizan corriente alterna (AC) o por teléfonos móviles, etc.
Campo Magnético
De la Rosa Ortega Daniel
Created on December 10, 2023
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Unidad 4: Campo magnÉtico
EMPEZAR
Equipo
Daniel De la rosa Ortega
Diana Laura García De la Cruz
Victor Sanchez Enríquez
Unidad 4: Campo Magnetico
Índice
Campo Magnetico
Generacion de campos electricos
Materiales magneticos y sus propiedades
Fuerza Magnetica y par sobre un conductor
Fuerza Magnetica entre conductores
Fuerza Magnetica Sobre una carga
Campo Magnetico y flujo magnetico
Conceptos
Magnetismo: El término magnetismo proviene de Magnesia, una provincia costera de Thessaly en la Grecia antigua, donde se encontraron ciertas piedras hace más de 2000 años. Esas piedras se llamaron piedras imán, y tenían la extraña propiedad de atraer piezas de hierro. Este material en la actualidad se conoce con el nombre de magnetita. El magnetismo es una propiedad por la cual los materiales se atraen o repelen de otros. Todos los materiales tienen propiedades magnéticas aunque sólo unos pocos las tienen en una medida mucho mayor que los demás y los denominamos magnéticos. Los materiales magnéticos se clasifican según su comportamiento al acercarse a un imán o campo magnético.
Imagenes
Un imán natural es un mineral metálico que tiene la propiedad de atraer a otros metales y se encuentra formado por elementos como el hierro, el cobalto y el níquel. Todo imán tiene dos polos magnéticos: el polo norte y el polo sur, cuya interacción produce dos tipos de fuerza: fuerzas de repulsión y fuerzas de atracción.
Un imán puede ser natural o formado magnetizando un material con propiedades magnéticas como lo es el hierro. Un material (cuyas propiedades lo permitan) se magnetiza acercándolo a un campo magnético (por ejemplo a otro imán).
Imagenes
En la región alrededor de un imán permanente existe un campo magnético, el cual puede ser representado por líneas de flujo magnético parecidas a las líneas del flujo eléctrico. Sin embargo, las líneas de flujo magnético no tienen puntos de origen o terminación como las líneas de flujo eléctrico, sino que existen en lazos continuos como se muestra en la figura
+ Dato curioso
Imantacion
Electroimanes
Es un proceso que consiste en dejar durante cierto tiempo el material en contacto con un imán y así producir un imán artificial. Esta imantación puede ser temporal o permanente. Por ejemplo, si frotamos un clip metálico o un clavo con un imán, el clip se convertirá en un imán temporal y podrá atraer otros objetos de hierro. Sin embargo, después de cierto tiempo este “magnetismo” desaparece. En las industrias se emplean otros métodos más complicados para fabricar los imanes permanentes, cuya capacidad de atraer el hierro se conserva y no se reduce al pasar el tiempo.
Los electroimanes son imanes que funcionan con una corriente eléctrica. Presentan sus propiedades magnéticas al circular esta corriente y se puede variar su intensidad variando la cantidad de corriente.
Flujo Magnético
Consideremos una espira de alambre dentro de un campo magnético uniforme como el que se muestra en la figura 5. La cantidad de líneas de campo que pasan por ella dependen de su área, de su orientación en relación con el campo, y de la intensidad de ese campo. Para describir la orientación de la espira se emplea el concepto de un vector área. Su dirección es normal al plano de la espira, y su magnitud es igual a esa área. Para medir la orientación relativa, se usa un ángulo θ, formado entre el vector campo magnético B y el vector área A .
El siguiente video donde se explica el campo y el flujo magnético para complementar la información
Materiales Magnéticos y sus propiedades
Materiales Magnéticos
Generación de Campos Eléctricos
¿Como se genera un campo eléctrico?
Los campos eléctricos pueden ser consecuencia de la presencia de cargas eléctricas, o bien de campos magnéticos variables, como lo demostraron los experimentos de los científicos británicos Michel Faraday y James C. Maxwell.
+ info
Generación de Campos Eléctricos
Ejemplo:
Cuando una lámpara de mesa está enchufada, es decir, conectada a la red eléctrica a través del enchufe, sólo hay un campo eléctrico. El campo eléctrico puede compararse con la presión dentro de una manguera cuando se conecta al sistema de abastecimiento de agua y el grifo está cerrado.
El campo eléctrico está relacionado con la tensión, cuya unidad es el voltio (V). Se genera por la presencia de cargas eléctricas y se mide en voltios por metro (V/m). Cuanto mayor sea la fuente de alimentación del electrodoméstico, mayor será la intensidad del campo eléctrico resultante.
Cuando se enciende la lámpara, es decir, cuando la corriente pasa por el cable de alimentación, hay un campo eléctrico y un campo magnético. El campo magnético se origina como resultado del paso de corriente (es decir, el movimiento de electrones) a través del cable eléctrico.
Sección
Fuerza Magnética sobre una carga
La corriente es el resultado de las cargas en movimiento, luego, una carga puntual q, que se mueve con una cierta rapidez v, se comporta similar a una corriente pequeña y por lo tanto, el campo magnético B en el cual se mueve. “Una carga eléctrica «q» que se mueve con una velocidad «v» perpendicular a un campo magnético de magnitud «B» experimenta una fuerza magnética de magnitud «F = qvB”.ejerce sobre ella una fuerza.
Dirección de Fuerza: Regla 1 de la Mano Derecha
La dirección de la fuerza magnética F es perpendicular al plano formado por v y B, según lo determinado por la regla de la derecha 1 (o RHR-1). RHR-1 establece que, para determinar la dirección de la fuerza magnética sobre una carga móvil positiva, apunta el pulgar de la mano derecha en la dirección de v , los dedos en la dirección de B, y una perpendicular a la palma apunta en la dirección de F.
+ info
La fuerza magnética sobre una carga eléctrica en movimiento se puede describir utilizando la ley de la fuerza magnética de Lorentz. Esta ley establece que la fuerza magnética (Fm) sobre una carga (q) en movimiento con velocidad (v) en un campo magnético (B) está dada por la siguiente ecuación:
Esta ecuación indica que la fuerza magnética es perpendicular tanto a la velocidad de la carga como al campo magnético. La dirección de la fuerza se determina mediante la regla de la mano derecha, donde el pulgar representa la dirección de la velocidad (v), el índice la dirección del campo magnético (B), y el medio la dirección de la fuerza magnética (Fm).
Sección
Fuerza Magnetica y par sobre un conductor
concepto
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.
Cuando una carga eléctrica se mueve se genera un campo magnético, y cuando la carga eléctrica en movimiento se encuentra afectada por un campo magnético externo, se genera una fuerza sobre la carga eléctrica.
Lo mismo sucede alrededor de un conductor eléctrico cuando existe un flujo de electrones en él, cuando el cable o el conductor tiene una corriente eléctrica se genera un campo magnético alrededor de él y si se encuentra en una región donde existe un campo magnético externo «B», experimenta una fuerza magnética ocasionada por el campo magnético.
La fuerza máxima sobre un conductor portador de corriente ocurre cuando la dirección de la corriente y la dirección del campo magnético son perpendiculares entre sí (es decir, ángulo de noventa grados entre direcciones). Podemos derivar una expresión de la fuerza magnética máxima sobre una corriente tomando una suma de las fuerzas magnéticas en cargas individuales. (Las fuerzas se suman porque están en la misma dirección.)
Sección
Fuerza Magnetica entre conductores
concepto
La fuerza magnética entre conductores se rige por la ley de Ampère y la ley de Biot-Savart en el contexto de la electromagnetismo. Cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor, se genera un campo magnético alrededor de él. Si tienes dos conductores con corriente cercanos entre sí, los campos magnéticos generados interactúan y pueden producir una fuerza magnética entre ellos.
La fuerza magnética en los conductores portadores de corriente se utiliza para convertir la energía eléctrica en trabajo. (Los motores son un excelente ejemplo: emplean bucles de alambre y se consideran en la siguiente sección). Magnetohidrodinámica (MHD) es el nombre técnico dado a una aplicación inteligente donde la fuerza magnética bombea fluidos sin mover partes mecánicas.
¡Gracias!
Ferromagnéticos
Los materiales ferromagnéticos poseen una fuerte atracción y retención hacia campos magnéticos debido a la interacción entre los momentos magnéticos atómicos o iónicos. En estos materiales, dominios magnéticos, donde todos los momentos magnéticos están alineados en la misma dirección, se forman espontáneamente, incluso en ausencia de un campo externo. Cuando se aplica un campo magnético externo, estos dominios tienden a alinearse con el campo, dando como resultado una fuerte magnetización del material.
Materiales Ferromagnéticos
Ferrimagnéticos
Los materiales ferrimagnéticos son similares a los antiferromagnéticos en el sentido de que tienen momentos magnéticos que se alinean en direcciones opuestas. Sin embargo, a diferencia de los antiferromagnéticos, no hay cancelación total de la magnetización ya que los momentos magnéticos tienen magnitudes diferentes. Esto da como resultado una magnetización neta. Los ferritas, que son óxidos mixtos como Fe3O4, son ejemplos típicos de materiales ferrimagnéticos.
Un dato curioso
Asi es como se veria el compo magnetico de la tirra.
Este auténtico escudo invisible de energía nos protege del exceso de radiación solar y es el responsable de fenómenos tan hermosos como las auroras boreales.
Antiferromagnéticos
Los materiales antiferromagnéticos poseen momentos magnéticos atómicos o iónicos que se alinean en direcciones opuestas de manera alternada, resultando en una cancelación de la magnetización neta. Esto sucede debido a la interacción antiferromagnética entre los átomos vecinos. A temperaturas muy bajas, conocida como la temperatura de Néel, esta alineación antiparalela es perfectamente ordenada.
Materiales comunes
Una forma de recordar esto es que hay una velocidad, y así el pulgar la representa. Hay muchas líneas de campo, y así los dedos las representan. La fuerza está en la dirección que empujarías con la palma de la mano. La fuerza sobre una carga negativa está exactamente en la dirección opuesta a la de una carga positiva.
Paramagnéticos
Los materiales paramagnéticos tienen momentos magnéticos atómicos o iónicos que no interactúan fuertemente entre sí. En ausencia de un campo magnético externo, estos momentos magnéticos están desordenados. Sin embargo, cuando se aplica un campo magnético externo, tienden a alinearse en la dirección del campo, aunque de manera incompleta. Esta alineación resulta en una leve atracción del material hacia el campo magnético.
Ejemplo de los materiales Paramagnéticos
Diamagnéticos
Los materiales diamagnéticos no tienen ningún momento magnético intrínseco. Sin embargo, cuando se colocan en un campo magnético externo, desarrollan un momento magnético inducido en la dirección opuesta al campo aplicado. Esta oposición al campo externo resulta en una leve repulsión del material fuera del campo. El efecto diamagnético es débil y se presenta en todos los materiales, pero es más notable en aquellos que no presentan otras formas de magnetismo.
Ejemplo comunes
Los campos eléctricos estáticos se generan por cargas eléctricas fijas en el espacio, y son distintos de los campos que cambian con el tiempo, como los campos electromagnéticos generados por electrodomésticos, que utilizan corriente alterna (AC) o por teléfonos móviles, etc.