Centro Latinoamericano y del Caribe para la Investigación sobre la Enseñanza de la Ciencia

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

En la naturaleza se dan tres tipos

de interacciones

Nuclear

• De corto alcance (menos de 10-14 m)

•Altas energías • Partículas elementales

Gravitacional

• Newton – Einstein•De gran alcance

•Su fuente es la masa•Fuerza sólo atractiva

Electromagnética – débil

• Teoría clásica: Faraday – Ampere – Gauss – Maxwell•Unificación: S. Weinberg, S. H. Glashow y A. Salam (Premio

Novel, 1979)•De largo y mediano alcance

•Sus fuentes son las cargas eléctrica• Fuerzas atractiva y repulsiva

•Desintegración de partículas elementales

Nuestro objetivo es describir

esta interacción

Tipos de Tipos de InteraccionesInteracciones

Bosquejo histórico Bosquejo histórico del magnetismodel magnetismo

•El nombre asociado a esta piedra mineral (magnetita) deriva de la ciudad griega de Magnesia, lugar donde se descubrió. Los primeros reportes sobre la atracción de la piedra imán (magnetita) se remonta a los antiguos textos Griegos con Tales de Mileto, quién en el año 550 a.C conocía la propiedad que tiene la piedra imán de atraer pedazos de hierro.

Se considera que el fundador de la ciencia del magnetismo fue William Gilbert, quién reportó sus descubrimientos en "Del imán, de los cuerpos magnéticos y del gran imán: la Tierra" publicado en 1600. Fue el primero en elaborar un modelo magnético de la Tierra.

•El químico y físico inglés M. Faraday (1791-1867) introduce el concepto de líneas de fuerzas para representar al campo magnético.

En 1907 el físico francés Pierre Weiss postuló la existencia de las “regiones magnéticas” de diámetros que varían entre 0.001 y 0.1 cm dentro de los materiales ferromagnéticos como el hierro, níquel y el cobalto, las cuales intervienen en su magnetización.

El primer estudio serio del magnetismo fue hecho por Petrus Peregrinus de Maricourt en el 1260. Descubrió la existencia de los polos magnéticos y de la atracción y repulsión entre ellos.

Acción Acción de los imanesde los imanes

.S N

Imán permanente

Pieza de hierro

El imán atrae a la pieza de hierro

Interacción magnética

Atracción Atracción entre imanesentre imanes

SN

SN

Polos diferentes Se atraen

Repulsión Repulsión entre imanesentre imanes

SN

SN

Polos iguales Se repelen

Cargas eléctricas en movimiento

Electrones girando alrededor del núcleo de los

átomos (dipolo magnético)

Campos eléctricos cambiando en el tiempo (ondas electromagnéticas)

Corrientes eléctricas en

espiras, solenoides, etc.

(dipolo magnético)

Corrientes eléctricas (cargas en

movimiento) circulando por

alambres

N S

Imanes permanentesElectrones girando sobre

sus ejes (espín)

Origen del Origen del Campo MagnéticoCampo Magnético

Barra de hierro, cobalto o níquel

Cada dominio contiene miles

de millones de átomos

N

S

N

S

N

S

NS

NS

N

S

N

S

N

S

NS

NS

N

S

N

S

Dominios magnéticos(0.001-0.1 cm)

Los electrones al girar alrededor del

núcleo forman dipolos magnéticos

Los electrones al girar sobre

sus ejes forman el Spin

Fuentes del magnetismo Fuentes del magnetismo en algunos materialesen algunos materiales

Cómo construir Cómo construir un imán permanenteun imán permanente

N

S

N

S

N

S

NS

N

S

NS

N

S

N

S

N

S

NS

NS

N

S

NSNS

NSNS

NS

NSNS

NS

NS

NS

NS

N

S

Polo sur

Polo norte

NS

Los dominios magnéticos se encuentran orientados

al azarBajo la acción de un campo magnético….

…se reorientan

…la barra de hierro (cobalto o níquel) se

magnetiza. Se convierte en un

imán!!!

Al quitar el campo…

Las distribución de las limaduras

de hierro alrededor de un

imánpermanente

permite visualizar su

CAMPO MAGNETICO

Las brújulas se orientan tangentes a las líneas

del CAMPO

MAGNETICON S

Visualización de la líneasVisualización de la líneas del campo del campo magnético alrededor de un imánmagnético alrededor de un imán

B

Las brújulas se alinean tangente

a las líneas de inducción del

CAMPO MAGNETICO

Sus líneas de CAMPO son cerradas: no tienen ni un

comienzo ni un final

Los IMANES tienen dos

polos: norte y sur

Generan un CAMPO

MAGNETICO alrededor

NS

Líneas de inducción Líneas de inducción del campodel campo magnético de un imánmagnético de un imán

Vector Vector campo magnético campo magnético

B

El vector campo

magnético B es tangente a las líneas de inducción y

su sentido es dado por el

de las líneas

La magnitud del vector B

disminuye con el aumento de la distancia al

imán

Monopolo o Monopolo o dipolo magnético dipolo magnético

Si cada parte se divide de nuevo, se obtienen otros imanes y así sucesivamente.

Esto es consecuencia de la inexistencia del MONOPOLO MAGNETICO

Cada imán tiene dos

polos como el imán original

Si un imán se parte en dos se convierte

en dos imanes

Si un imán se parte en dos se convierte

en dos imanes