CAPÍTULO VIII Magnetismo

CAPÍTULO VIII
Magnetismo
El término “magnetismo” proviene de Magnesia,
antigua ciudad de Grecia donde fueron descubiertos
hace más de 2000 años unas piedras (imanes) que
tenían la propiedad de atraer limaduras (pedacitos) de
hierro.
En la actualidad, se sabe que esta propiedad es una
manifestación de la electricidad en movimiento. Es
decir, la fuente de las fuerzas magnéticas es el
movimiento de partículas con carga (electrones). La
fuerza eléctrica y magnética son dos realidades
complementarias de una misma disciplina: el
“electromagnetismo”.
8.1 Los imanes
Son cuerpos que tienen la propiedad de atraer
limaduras de hierro. Entre los cuerpos que
poseen magnetismo de forma natural, tenemos
la “magnetita”, mineral de hierro de fórmula
química:
Fe304
Óxido ferroso férrico
El polo norte (positivo)
señala al norte
geográfico.
Los imanes tienen regiones donde se concentra más
su magnetismo (polos magnéticos). Al suspender
un imán desde su centro de gravedad, éste se
orienta en dirección geográfica norte/sur.
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Los imanes tienen regiones donde se concentra más su magnetismo (polos magnéticos).
Al suspender un imán desde su centro de gravedad, éste se orienta en dirección
geográfica norte/sur.
La Tierra es un poderoso imán cuyo
norte magnético se ubica cerca del
sur geográfico. Por otro lado, en
un imán sencillo, los polos norte y
sur están en los extremos. Todo
imán necesariamente presenta un
polo norte y sur
El polo norte del imán (polo positivo)
señala al norte geográfico. ¿A dónde
señala el polo sur (negativo)?
Todo imán, sin importar su
forma, tiene dos polos.
¿Qué le sugiere la siguiente figura? Coméntela
Cuando hacemos interactuar dos imanes,
en forma experimental se cumple que:
“Los polos iguales se repelen y los
polos opuestos se atraen”
Dicha fuerza de atracción es directamente
proporcional a las intensidades de los polos
e inversamente proporcional al cuadrado de
la distancia entre ellos.
F = Km.
p1. p2
d2
pi : cargas magnéticas (Weber o A.m - Ampere.metro )
d : distancia
Km : µ/4π = 10-7 N/A2, µ es permeabilidad magnética en el vacío.
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8.2 El campo magnético
Es la región del espacio que rodea a todo polo magnético y que posee
propiedades magnéticas que se manifiestan con fuerzas de atracción o repulsión
contra todo polo colocado en su interior.
La intensidad del campo magnético (B) o inducción magnética es una
magnitud vectorial definida como la fuerza que recibiría la unidad de carga magnética
colocada en un punto del campo.
B=
Expresión dimensional del campo magnético:
F
p
Unidad: Tesla (T) = 1 N/A.m o 1 Wb/m2
Las líneas de inducción magnéticas
salen del polo norte del imán y se
dirigen hacia el polo sur. Éstas son
líneas de fuerza cerradas a
diferencia de los campos eléctricos.
8.3 El flujo magnético
Es la magnitud escalar que indica el número de líneas de fuerza que atraviesa una
superficie imaginaria.
¿Qué le sugiere la siguiente figura? Coméntela.
dφB = B.dA
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8.4 Corrientes eléctricas y campos magnéticos
El físico danés Oersted descubrió en 1820 que el movimiento de cargas eléctricas
genera alrededor de éstas un campo magnético. Las líneas de campo envuelven al
alambre según la regla de la mano derecha. Dibuje esta relación con un alambre
conductor indicando el sentido de la corriente y del campo magnético
¿Qué le sugiere las siguientes figuras? Coméntelas
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Finalmente, si el alambre que conduce corriente se curva formando una espira
(vuelta), las líneas del campo magnético se concentran alrededor de ella. Al
aumentar la cantidad de vueltas o espiras, la intensidad del campo magnético de la
bobina formada es apreciable. Observe la bobina de la figura.
La bobina se convierte
en electroimán
8.5 Fuerza magnética sobre conductores con corriente eléctrica
Una corriente de partículas cargadas que se mueve a través de un campo magnético
siente una “fuerza desviadora”. Si las partículas están en un conductor, el alambre será
empujado por dicha fuerza. Analice en la figura el sentido del vector campo
magnético, de la corriente y de la consecuente fuerza generada.
Recuerde que el sentido de la
fuerza viene dado por la regla de
los tres dedos de la mano
derecha.
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8.6 Inducción electromagnética
Faraday y Henri descubrieron en el s. XIX
que, así como el magnetismo se produce
gracias a la electricidad, se puede producir
electricidad gracias a éste. Esto se logra
solo con introducir y sacar un imán en un
conductor en forma de bobina. No se
necesitan baterías, solo el movimiento de
un imán en la espira conductora.
El movimiento relativo entre
un conductor (bobina) y un
campo magnético (imán),
induce (causa) voltaje.
Este fenómeno de inducir voltaje al cambiar el campo
magnético en una bobina de alambre se llama
inducción electromagnética, que se resume en la
Ley de Faraday: “El voltaje inducido en una bobina es
proporcional al producto del número de vueltas de la
bobina por la rapidez con que el campo magnético
cambia dentro de esas vueltas”.
Finalmente, cuando el imán se acerca a la bobina se
induce corriente cuyo campo magnético repele al
imán. Cuando el imán se aleja, la corriente inducida
produce un campo que atrae al imán. Así se deduce
otra ley, la del físico ruso Lenz: “La corriente inducida
en la bobina tiene una dirección que produce una
polaridad magnética que se opone al movimiento del
campo magnético primario (imán)”.
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