magnetismo
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Catedrático: Lic.Ft Dante Sánchez Carrasco1°D N.l 15
Mitzi Lizbeth Sierra Solórzano
Magnetismo
Subtema: conceptos
El magnetismo: se define como el fenómeno físico por medio del cual ciertos materiales tienen la capacidad de atraer o repeler a otros materiales, basándose su origen en el movimiento de partículas cargadas el magnetismo forma parte de la fuerza electromagnética siendo una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza.
El campo magnético es el espacio, próximo al imán, donde se manifiestan los efectos de éste, tales como las atracciones y las repulsiones. La intensidad de éste campo magnético se determina por el flujo magnético de líneas de fuerza que atraviesan la unidad de superficie.
Dipolo:Conjunto de dos polos magnéticos o eléctricos de signos opuestos y cercanos entre sí.
Un imán: es un material que tiene la capacidad de producir un campo magnético en su exterior, el que es capaz de atraer al hierro, así como también al níquel y al cobalto.
polo es un cuerpo o dispositivo con un magnetismo significativo, de forma que tiende a juntarse con otros imanes o metales ferromagnéticos. Puede ser natural o artificial.
diamagnetismo : es una propiedad de los materiales que consiste en repeler los campos magnéticos
Un electroimán es un imán hecho de alambre eléctrico bobinado en torno a un material magnético como el hierro
subtema: Polos y dipolos magnéticos
Todos los imanes tiene por lo menos un polo norte y un polo sur. Si se divide un imán se formaran nuevos polos opuestos en los puntos de separación que anteriormente no existían.
Cada pieza parcial tendrá un polo norte y otro sur. Aun y cuando se siga dividiendo estos imanes parciales, se formaran a su vez nuevos imanes con sus dos polos respectivamente. No se ha encontrado ni se ha podido aislar un mono-polo magnético es decir un imán con un sólo polo.
Los materiales magnéticos están constituidos a base de diminutos imanes moleculares alineados o dipolos magnéticos
El magnetismo que queda en un material después de su imantación se denomina magnetismo remanente o remanencia.
Dipolo:Conjunto de dos polos magnéticos o eléctricos de signos opuestos y cercanos entre sí.
dipolos magnéticos momentos magnéticos, en escala atómica, resultan de dos tipos diferentes del movimiento de electrones. El primero es el movimiento orbital del electrón sobre su nucleo atómico; este movimiento puede ser considerado como una corriente de bucles, resultando en el momento dipolar magnético del orbital.
La segunda, más fuerte, fuente de momento electrónico magnético, es debido a las propiedades cuánticas llamadas momento de spin del dipolo magnético (aunque la teoría mecánica cuántica actual dice que los electrones no giran físicamente, ni orbitan el núcleo).
un átomo es la suma neta de todos los momentos magnéticos de los electrones individuales.
Subtema:Tipos de imanes
Según su origen:IMANES NATURALES: se refiere a minerales naturales, los cuales tienen la propiedad de atraer elementos como el hierro, el níquel, etc.
Según la perduración de sus propiedades magnéticas
IMANES ARTIFICIALES: esta denominación recae sobre aquellos cuerpos magnéticos que, tras friccionarlos con magnetita se transforman de manera artificial en imanes.
Subtema: naturales
es el que encontramos directamente en la naturaleza y que no ha sido objeto de ningún proceso por parte del hombre para poseer sus propiedades magnéticas.
Según la perduración de sus propiedades magnéticas:
IMANES TEMPORALES: los imanes temporales están conformados por hierro dulce y se caracterizan por poseer una atracción magnética de corta duración
IMANES PERMANENTES: con este término se alude a aquellos imanes constituidos por acero, los cuales conservan la propiedad magnética por un tiempo perdurable.
IMANES CERÁMICOS O FERRITAS. Esta clase de imanes tiene un aspecto liso y color grisáceo. Suelen ser de los más utilizados debido a su maleabilidad. Aunque, por otro lado, al ser frágiles, corren el riesgo de romperse con facilidad.
IMANES DE ALNICO: el nombre deriva de una contracción de las palabras: aluminio, níquel y cobalto, elementos de los que se compone. Esta clase de imanes presentan un buen comportamiento frente a la presencia de altas temperaturas, sin embargo, no cuentan con considerable fuerza.
IMANES DE TIERRAS RARAS: esta clase de imanes se subdividen en dos categorías de acuerdo al material químico del que se compone:
Neodimio: están formados por hierro, neodimio y boro. Presentan una oxidación fácil, y se utilizan en aquellos casos donde las temperaturas no alcanzan los 80º C.Samario cobalto: no suelen oxidarse de manera fácil, aunque el precio al que cotizan es muy elevado.
Subtema: artificiales
IMANES ARTIFICIALES: esta denominación recae sobre aquellos cuerpos magnéticos que, tras friccionarlos con magnetita se transforman de manera artificial en imanes.
son cuerpos que han sido imanados en forma artificial. El hierro y el acero pueden ser magnetizados. El acero se magnetiza permanentemente, como comprobaste con la aguja; lo mismo sucede con las tijeras: si la dejas en contacto con el imán durante un rato, se magnetizarán.
Subtema: materiales magnéticos
Materiales Magnéticos Existen unos cuantos materiales que son magnéticos de forma natural, o que tienen el potencial de convertirse en imanes. Algunos de estos materiales son:hierrohematitamagnetitagases ionizados, (como el material del que están hechas las estrellas )
Se puede hacer un imán para atraer objetos que contengan material magnético, como el hierro, aunque este no esté magnetizado. Pero no se puede hacer un imán para atraer materiales plásticos, de algodón o de cualquier otro material, como roca de silicato, pues estos no son materiales magnéticos.
El que un material contenga hierro, o cualquier otro material magnético, no significa que sea un imán. Para que un material magnético se pueda convertir en un imán ha de tener condiciones especiales . Esto se debe a que un imán es un objeto de donde emana la fuerza del magnetismo .
Subtema: ferromagnéticos
es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido.
Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.
Los ferromagnetos están divididos en dominios magnéticos, separados por superficies
conocidas como paredes de Bloch.
En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnéticos están alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energía potencial, pero la formación de dominios está compensada por la ganancia en entropía
Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados con el mismo sentido y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño.
Subtema: polo magneticos
conjunto de puntos del globo terráqueo que se halla ubicado en las zonas polares y que, debido al campo magnético de la Tierra, ejerce atracción sobre los elementos imantados. Las brújulas, por ejemplo, cuentan con agujas que, por la imantación, siempre señalan al polo sur magnético.
Los polos magnéticos no coinciden con los polos geográficos:
la ubicación de cada polo magnético, de hecho, evidencia un desplazamiento frente al eje geográfico del planeta. El ángulo que se crea entre dicho eje y el eje magnético es representado por la letra delta (del alfabeto griego) y se conoce como declinación
El magnetismo de la Tierra se debe a los materiales de su núcleo: níquel e hierro. Esta composición hace que la propia Tierra actúe como un inmenso imán, lo que explica el funcionamiento de las brújulas.
Debido a que los polos diferentes se sienten atraídos y los idénticos se rechazan, la brújula se orienta al polo norte geográfico, que casi equivale al polo sur magnético.
Subtema: Diamagneticos
materiales diamagnéticos son repelidos débilmente por los imanes. El magnetismo inducido desaparece si lo hace el campo aplicado. Todos los materiales poseen diamagnetismo, pero el término diamagnético sólo se utiliza para aquéllos en los que esta propiedad no está enmascarada por otro tipo de efecto magnético.
Material 105χm Material 105χm
Bismuto (-16.6) Mercurio (-2.9)
Plata (-2.6) Carbono(diamante) (-2.1)
Carbono(grafito) (-1.6) Plomo (-1.8)
Cloruro sódico (-1.4) Cobre (-1.0)
Agua (-0.91) CO2 (-0.0012)
Hay una serie de materiales cristalinos que presentan ferromagnetismo
El ferromagnetismo no es una propiedad que depende sólo de la composición química de un material, sino que también depende de su estructura cristalina y la organización microscópica
Subtema: campos magnéticos
Se trata de un campo que ejerce fuerzas (denominadas magnéticas) sobre los materiales. Al igual que el campo eléctrico también es un campo vectorial, pero que no produce ningún efecto sobre cargas en reposo (como sí lo hace el campo eléctrico en dónde las acelera a través de la fuerza eléctrica).
Si una carga en movimiento atraviesa un campo magnético, la misma sufre la acción de una fuerza (denominada fuerza magnética). Esta fuerza no modifica el módulo de la velocidad pero sí la trayectoria (ver fuerza magnética). Sobre un conductor por el cual circula electricidad y que se encuentra en un campo también aparece una fuerza magnética
una corriente eléctrica también genera un campo magnético.
El campo magnético se denomina con la letra B y se mide en Tesla.
Subtema: experimento de Oersted
Hans Christian Oersted fue un profesor de ciencias en la Universidad de Copenhague. En 1820 preparó en su casa una demostración científica para sus estudiantes y amigos. Planeaba demostrar el calentamiento de un hilo mediante una corriente eléctrica y también llevar a cabo demostraciones sobre el magnetismo, para lo que dispuso de una aguja montada en una peana de madera.
Mientras llevaba a cabo su demostración eléctrica, Oersted observó para su sorpresa que cada vez que se conectaba la corriente eléctrica, la aguja se movía.
La aguja era atraída hacia el hilo o repelida por él. Más bien tendía a permanecer formando ángulos rectos.
Subtema: campo magnético generado por corriente eléctrica
Una corriente que circula por un conductor genera un campo magnético alrededor del mismo
. La dirección y el sentido del campo magnético alrededor de un conductor se determina por la regla del tirabuzón. La misma consiste en imaginar un tirabuzón que avanza representando a la corriente. Para hacerlo debe moverse girando en un determinado sentido. Ese es el sentido del campo magnético alrededor del conductor.
para calcular el campo magnético alrededor de conductores se utilizan la ley de ampere y la Ley de Biot-Savart.
En la figura inferior se ha representado un hilo conductor de forma arbitraria por el que circula una intensidad de corriente I. Si por el hilo conductor circulan n cargas q por unidad de volumen, la corriente viene dada por:
Siendo A la sección del hilo y vd la velocidad de desplazamiento de las cargas.
Se puede representar un elemento de corriente mediante un vector de longitud dl y sentido el sentido de circulación de la corriente.
El campo magnético dB que crea el elemento de corriente de longitud dl en un punto P del espacio es el campo magnético que crea en ese punto una carga puntual moviéndose a la velocidad de desplazamiento multiplicado por el número total de cargas que contiene el elemento de corriente
Subtema: ley de inducción de Faraday y lenz
La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida.
Referencia Bibliográfica
Conceptos de electromagnetismo - Página 151 (1999) Física - Página 695Jerry D. Wilson, Anthony J. Buffa - (2003 Campos electromagnéticos - Página 437Marcelo Rodríguez Danta, Antonio González Fernández, Consuelo Bellver Cebreros – 1999 Física para la ciencia y la tecnología - Volumen2 - Página 832 Paul
Allen Tipler, Gene Mosca - 2005