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Centro de Enseñanza Técnica

Industrial

Electricidad y Magnetismo

Jorge Humberto Dueñas Rocha

Código: 11310102 Aula: G–205

ANTECEDENTES

Zapopan, Jal. a 08 de noviembre de 2012

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POLOS MAGNETICOS:

La palabra viene del latín polus y que, a su vez, se deriva del griego polos que

significa "eje" o "poste". Polo físico es cada uno de los dos puntos opuestos de un

cuerpo, en los cuales se acumula en mayor cantidad la energía de un agente

físico.

Un monopolo magnético es una partícula hipotética que consiste en un imán con

un solo polo magnético. La idea la planteó Paul Dirac en 1931 y con ella se podría

explicar la cuantización de la carga eléctrica. Con los monopolos magnéticos,

además, se pueden escribir las ecuaciones de Maxwell de forma completamente

simétrica ante un intercambio de las cargas magnéticas y eléctricas.

Un campo magnético tiene siempre asociados dos polos magnéticos (norte y sur),

al igual que un imán. Si se corta un imán en dos partes, cada una tendrá a su vez

dos polos magnéticos. Si se sigue el proceso hasta tener únicamente un electrón

girando en una órbita, el campo magnético que genera tiene, también, dos polos.

Por tanto, clásicamente, los monopolos no existen.

En 1974 los físicos Gerard 't Hooft y Aleksandr Poliakov mostraron

independientemente que de la Teoría del Campo Unificado podía deducirse que

los monopolos magnéticos debían existir, y que tienen una masa muy grande

(varios trillones de veces mayor que la masa del electrón) aunque serían más

pequeños que un protón.

De las teorías del Big Bang se deduce que en los primeros momentos

del Universo (en los primeros 10-34 segundos) debieron formarse monopolos

magnéticos en grandes cantidades, los cuales se aniquilaron poco después y sólo

sobrevivió un cierto número.

Un experimento realizado en la Universidad de Stanford por Blas Cabrera, hijo

de Nicolás Cabrera y nieto de Blas Cabrera, basado en una bobina

superconductora mantenida cerca del cero absoluto aparentemente logró detectar

la pasada fortuita de un monopolo magnético el día 14 de febrero de 1982 a la

1:53. Sin embargo, no se ha podido repetir la medición. Esto puede deberse a la

bajísima probabilidad de encontrar uno por puro azar.

LINEAS DE CAMPO MAGNETICO:

Las líneas del campo magnético describen de forma similar la estructura del

campo magnético en tres dimensiones. Se definen como sigue. Si en cualquier

punto de dicha línea colocamos una aguja de compás ideal, libre para girar en

cualquier dirección (diferente a la aguja normal que permanece horizontal --estas

agujas existen, vea al final de la página), la aguja siempre apuntará a lo largo de la

línea de campo.

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Las líneas de campo convergen donde la fuerza magnética es mayor y se

separan donde es más débil. Por ejemplo, en una barra imantada compacta o

"dipolo", las líneas de campo se separan a partir de un polo y convergen en el otro

y la fuerza magnética es mayor cerca de los polos donde se reúnen. El

comportamiento de las líneas en el campo magnético terrestre es muy similar.

Las líneas de campo fueron introducidas por Michael Faraday (vea la historia), que

las denominó "líneas de fuerza". Durante muchos años fueron vistas meramente

como una forma de visualizar los campos magnéticos y los ingenieros eléctricos

preferían otra formas, más útiles matemáticamente. Sin embargo no era así en el

espacio, donde las líneas eran fundamentales para la forma en que se movían los

electrones e iones. Estas partículas cargadas eléctricamente tienden a

permanecer unidas a las líneas de campo donde se asientan, girando en espiral a

su alrededor mientras se deslizan por ellas, como las cuentas de un collar

FLUJOMAGNETICO:

El flujo magnético Φ (representado por la letra griega fi Φ), es una medida de la

cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie

sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado entre las líneas de campo

magnético y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de flujo

magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se designa por

Wb (motivo por el cual se conocen como weberímetros los aparatos empleados

para medir el flujo magnético). En el sistema cegesimal se utiliza el maxwell (1

weber =108 maxwells).

Como ya predijo Fritz London en 1948, es posible observar la cuantización del

flujo magnético en sustancias superconductoras. El cuanto de flujo magnético es

una constante física:

.

El inverso del cuanto de flujo magnético KJ = 1/ Φ0 se suele conocer como

constante de Josephson por David Josephson.

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LEY DE GAUSS:

En física la ley de Gauss establece que el flujo de ciertos campos a través de una

superficie cerrada es proporcional a la magnitud de las fuentes de dicho campo

que hay en el interior de dicha superficie. Dichos campos son aquellos cuya

intensidad decrece como la distancia a la fuente al cuadrado. La constante de

proporcionalidad depende del sistema de unidades empleado.

Se aplica al campo electrostático y al gravitatorio. Sus fuentes son la carga

eléctrica y la masa, respectivamente. También puede aplicarse al campo

magnetostático, aunque dicha aplicación no es de tanto interés como las dos

anteriores.

La ley de Gauss para el magnetismo, que se expresa en sus formas integral y

diferencial como

Esta ley expresa la inexistencia de cargas magnéticas o, como se conocen

habitualmente, monopolos magnéticos. Las distribuciones de fuentes magnéticas

son siempre neutras en el sentido de que posee un polo norte y un polo sur, por lo

que su flujo a través de cualquier superficie cerrada es nulo.

En el hipotético caso de que se descubriera experimentalmente la existencia de

monopolos, esta ley debería ser modificada para acomodar las correspondientes

densidades de carga, resultando una ley en todo análoga a la ley de Gauss para el

campo eléctrico. La Ley de Gauss para el campo magnético quedaría como

donde densidad de corriente , la cual obliga a modificar la ley de Faraday