I:NTRODUCCIÓNimanes naturales, que son trozos de un mineral de hierro llamado magnetita. Los imanes tienen la propiedad de atraerse o repelerse entre sí y atraen

también fragmentos de hierro. Las zona más intensa se denominan polos magnéticosLa experiencia muestra que hay dos tipos de polos, que se representan

con las letras N y S (norte y sur). Cuando acercamos dos imanes, se atraen o se repelen entre sí, dependiendo de que los polos más próximos sean distintos o no:

POLOS MAGNÉTICOS:tienen la propiedad de polaridadSi enfrentamos los polos Sur de dos imanes estos se repeleny si enfrentamos el polo sur de uno, con el polo norte de otro se atraen La atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos.Para tener una mejor idea de los polos magnéticos veamos el siguiente ejemplo:En la siguiente figura las líneas formadas por las limaduras de hierro parecen converger en dos regiones de los extremos llamados polos magnéticos

CAMPO MAGNÉTICO:Un campo magnético “B” es un campo de fuerza creado como consecuencia del movimiento de cargas eléctricas (flujo de la electricidad). En 1813, Hans Christian Oersted predijo que se hallaría una conexión entre la electricidad y el magnetismo. En 1819 colocó una brújula cerca de un hilo recorrido por una corriente y observó que la aguja magnética se desviaba. Con ello demostró que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos. La fuerza (intensidad o corriente) de un campo magnético se mide en Tesla (T) donde el flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.

.

Líneas mostrando el campo magnético de un imán de barra, producidas por limaduras de hierro sobre papel.

NATURALEZA DE UN CAMPO MAGNÉTICO: El magnetismo esta muy relacionado con la electricidadUna carga eléctrica esta rodeada de un campo eléctricoy si se esta moviendo, también de un campo magnético. Esto se debe a las “distorsiones” que sufre el campo eléctrico al moverse la partícula.esta compuesto de átomos cuyos electrones se encuentran en movimiento (girando sobre su orbita. Esta carga en movimiento constituye una minúscula corriente que produce un campo magnético..

DOMINIO MAGNÉTICO:Los dominios magnéticos son agrupaciones de imanes permanentes elementales (dipolos magnéticos) que se forman en los elementos metálicos. Cuando están alineados en la misma dirección y sentido forman un metal magnético..Los dominios están separados por las llamadas paredes de Bloch, en las cuales se produce la transición en la orientación de los dipolos. Por encima de cierta temperatura crítica , los dominios magnéticos se desordenan por efecto de la entropía, dando lugar a un sistema paramagnético.

FUERZA MAGNÉTICA: La fuerza magnética es la parte de la fuerza electromagnética total o fueza de lorentz que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, Experiencias con imanes y dinamómetros permiten sostener que la intensidad de la fuerza magnética de interacción entre imanes disminuye con el cuadrado de la distancia.Representando por F m la fuerza magnética, por r la distancia y por el símbolo de la proporcionalidad directa, tal propiedad se expresa en la forma:

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UNA PARTÍCULA CARGADA:De la fuerza se deduce lo siguiente: Fm es tanto mayor cuanto mayor es la magnitud de la carga q y su sentido depende del signo de la carga.Fm es tanto mayor cuanto mayor es la velocidad v de la carga q.

Fm se hace máxima cuando la carga se mueve en una dirección perpendicular a las líneas defuerza y resulta nula cuando se mueve paralelamente a ella.La dirección de la fuerza magnética en un punto resulta perpendicular al plano definido por las líneas de fuerza a nivel de ese punto y por la dirección del movimiento de la carga q, o lo que es lo mismo, Fm es perpendicular al plano formado por los vectores B y v.

Dado que F m, v y B pueden ser considerados como vectores

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR:

Para un conductor de cualquier forma y tamaño la fuerza se calcula dividiéndolo en pequeños trozos y aplicando la anterior ecuación a cada uno. La resultante de la fuerza dF es:

MOMENTO DE TORSIDA SOBRE UNA ESPIRA DE CORRIENTE EN UN CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME:

La fuerza de un campo magnético sobre un conductor cerrado o espira de corriente es nula. Sin embargo ejerce un par o torque que tiende a orientar la espira en dirección perpendicular al campo. Supongamos un conductor rectangular, de lados a y b, por el que circula una corriente I. Su superficie se representa por un vector perpendicular al plano de la espira y de módulo A = a·b . La orientación se determina aplicando la regla del tornillo destrógiro a un sentido de circulación en la espira que tomamos arbitrariamente como positivo: un tornillo girando de esa forma avanzará en el sentido del vector A. Las fuerzas que produce B en los lados b y b' se cancelan por ser iguales y opuestas:

10. MOMENTO DE DIPOLO MAGNÉTICO:

Como se ve en la figura el par de fuerzas tiende a girar la espira de manera que su momento magnético m quede alineado con el campo. El efecto es el mismo que si la espira fuese un imán, con m orientado del polo sur al polo norte.

La anterior ecuación es similar a:

Puede demostrarse que el momento magnético de una espira de cualquier forma es también m=IA.

Para ello hay que considerar el circuito dividido en pequeñas espiras rectangulares de dA recorrida por corrientes eléctricas. Cada espira elemental tiene un momento dm=IdA. Como las intensidades en los lados contiguos son opuestas sus efectos magnéticos se cancelan, siendo la espira completamente equivalente en todo a la superposición de los rectángulos diferenciales:

MOVIMIENTO DE UNA PARTÍCULA CARGADA EN UN CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME:

la fuerza magnética que actúa sobre una partícula cargada que se mueve en un campo magnético es perpendicular a la velocidad de la partícula

el trabajo hecho sobre la partícula por la fuerza magnética es cero.

+

FB

FB

q

v

q

q

v

v

FB

r

+

+

+

+

rF ma2

B

mvF qvB

r

mvr

qB

La rapidez angular de la partícula es: v qB

r m

El periodo del movimiento (una vuelta de la partícula) es:

2 2 2r mT

v qB

donde v=rapidez.Si la partícula se mueve con un ángulo arbitrario respecto de B su trayectoria es una hélice.

12. FUERZA DE LORENTZ: La fuerza de Lorentz es la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe una partícula cargada o una corriente eléctrica.

Trayectoria bajo la fuerza de Lorentz de una partícula cargada en un campo magnético constante, según el signo de la carga eléctrica.

Fuerza sobre una partícula cargada - Fuerza sobre una corriente

Para una partícula sometida a un campo eléctrico y viene dada por:

FUENTES DE CAMPO MAGNÉTICO: LEY DE BIOT-SAVART

esta ley estudia la inducción magnética producida por una carga en movimiento y establece que: Lo cual viene expresado por la expresión vectorial;

y que escalarmente se puede calcular el módulo del vector B aplicando 

km  la constante magnética  LEY DE AMPERESabemos que el campo eléctrico es conservativo y el trabajo realizado sobre una carga testigo cuando realiza un viaje redondo (ida y vuelta) da siempre cero.En cambio si tratamos de hacer lo mismo en el campo magnético no da siempre cero como con el campo eléctrico. Mientras que la circulación del campo eléctrico es siempre cero, no lo es en el caso de la circulación del campo magnético.Circulación de campo magnético se obtiene experimentalmente que 

  ó   

La circulación del vector B en una línea cerrada es numéricamente igual a la corriente encerrada (en el interior de la trayectoria) multiplicada por la permeabilidad del vacío.