Ley de Ampere y Faraday, Curva de Magnetismo

1. Ley de Ampere y Faraday.
Curva de Magnetismo
Autor:
Federico Díaz
Facilitador:
Ranielina Rondón

2. - Ley de Ampere
- Curva teórica del Magnetismo
- Características de la curva
de Magnetización
Desarrollo
- Ley Faraday

3. Fue un matemático y físico francés. Inventó el primer telégrafo
eléctrico y, junto a François Arago, el electroimán. Formuló en
1827 la teoría del electromagnetismo. El amperio (en francés
ampère) se llama así en su honor. De las leyes de Ampère, la
más conocida es la de electrodinámica. Esta describe las fuerzas
que dos conductores paralelos atravesados por corriente
eléctrica ejercen uno sobre otro. Si el sentido de la corriente es el
mismo en los dos conductores, estos se atraen; si la corriente se
desplaza en sentidos opuestos, los conductores se repelen.
Describe igualmente la relación que existe entre la fuerza de
corriente y la del campo magnético correspondiente. Estos
trabajos fundan la electrodinámica e influencian
considerablemente a la física del siglo XIX.
André-Marie Ampère
(Lyon, 20 de enero de 1775 -
Marsella, 10 de junio de 1836)

4. La fuerza magnetomotriz a lo largo de un camino
cerrado atravesado por corriente
Ley de Ampere
lm
(Longitud
del camino
cerrado)
Ejemplo: Núcleo magnético. Una
espira por la que circula una corriente
i(t) que atraviesa el núcleo
- Líneas de campo rodean al interior
del núcleo.
- Para un campo magnético uniforme
la integral es H(t) lm y:
F(t) = H(t) lm = i(t)
Corriente total que pasa a través del camino cerradoH . dl =
i(t)

5. Tiene una analogía con el teorema de Gauss aplicado al campoTiene una analogía con el teorema de Gauss aplicado al campo
eléctrico. De la misma forma que el teorema de Gauss es útil para eleléctrico. De la misma forma que el teorema de Gauss es útil para el
cálculo del campo eléctrico creado por determinadas distribuciones decálculo del campo eléctrico creado por determinadas distribuciones de
carga, la ley de Ampére también es útil para el cálculo de camposcarga, la ley de Ampére también es útil para el cálculo de campos
magnéticos creados por determinadas distribuciones de corriente.magnéticos creados por determinadas distribuciones de corriente.
La ley de Ampére dice: "La circulación de un campo magnético a loLa ley de Ampére dice: "La circulación de un campo magnético a lo
largo de una línea cerrada es igual al producto de mlargo de una línea cerrada es igual al producto de m00 por la intensidad por la intensidad
neta que atraviesa el área limitada por la trayectoria".neta que atraviesa el área limitada por la trayectoria".
Ley de Ampere
La Ley de Ampere relaciona una intensidad de corriente eléctrica conLa Ley de Ampere relaciona una intensidad de corriente eléctrica con
el campo magnético que ésta produce. Se utiliza en conductoresel campo magnético que ésta produce. Se utiliza en conductores
considerados teóricamente de longitud infinita, por ejemplo paraconsiderados teóricamente de longitud infinita, por ejemplo para
calcular el campo alrededor de un conductor rectilíneo (a diferencia decalcular el campo alrededor de un conductor rectilíneo (a diferencia de
otros, por ejemplo una espira cerrada, en dónde se utiliza la Ley deotros, por ejemplo una espira cerrada, en dónde se utiliza la Ley de
Biot-Savart).Biot-Savart).

6. Para calcular el valor del campo B en un punto P a una distancia R de un
conductor, escogeremos una línea cerrada que pase por P, dicha línea ha de ser tal
que el cálculo de la circulación sea sencillo. En este caso se ha escogido una
circunferencia de radio R con centro en el conductor, por lo cual todos los puntos del
contorno están a la misma distancia que el punto P del conductor, y el valor de B
toma el mismo valor en dicho contorno coincidiendo su dirección con el de dl.
Una vez escogida la línea calculamos la circulación del campo a lo largo de la línea
escogida y aplicamos la ley de Ampére. Obteniendo, la ecuación que nos da el campo
magnético creado por un conductor rectilíneo:
Ley de Ampere

7. Científico autodidacta dedicado al estudio de la filosofía natural,
actualmente conocida como química y física. Su aporte más
significativo a la química son las Leyes de Faraday de la
Electrólisis, punto de partida de la Electroquímica. En el área de
la física, siguiendo los trabajos realizados por Christian Oersted,
llega a dibujar (1821) las líneas de campo magnético generadas
en la vecindad de un alambre conductor que transporta
corriente, que lo lleva a enunciar por primera vez el concepto de
Campo dentro de la ciencia. Este concepto es el inicio de la actual
teoría del Campo Electromagnético.
Michael Faraday (1791 – 1867),

8. LEY DE INDUCCIÓN
Faraday, estudiando los campos magnéticos originados por
corrientes eléctricas, llega a establecer la hipótesis: ¿Los campos
magnéticos generarán corrientes eléctricas?. Esta interrogante lo
llevó a desarrollar una serie de experimentos y a modificar
constantemente los dispositivos e instrumentos, llegando a
construir dos solenoides, en el que uno quedara dentro del
campo magnético generado por el otro, no logrando obtener
corriente en el segundo solenoide. Solo la agudeza de Faraday lo
lleva a percatarse que en el momento de conectar la batería
cerrando el primer circuito, la aguja del galvanómetro conectado
en el segundo solenoide, acusa una pequeña desviación;
igualmente queda sorprendido cuando al desconectar la batería,
la aguja vuelve a deflectarse pero en sentido contrario. Así
descubre la hoy conocida Ley de Inducción Electromagnética.
(1831)

9. LEY DE INDUCCIÓN
Siguiendo el análisis de Faraday, cuando se
cierra el circuito que contiene la batería, se
genera un campo magnético afectando al
solenoide conectado al galvanómetro, es
decir, existe un flujo magnético sobre éste
segundo circuito. Hasta aquí el fenómeno
era conocido.
ACMEACMEACMEACMEACMEACME
Faraday se da cuenta que solo al momento de cerrar el circuito de la batería,
el flujo de campo magnético sobre el otro solenoide variaba por un instante
y este hacía que se generara la corriente acusada por el instrumento, ya que
al estar la batería desconectada no existe flujo sobre el segundo circuito y al
cerrar el primer circuito si existe flujo. Además en el instante de cerrar el
circuito la aguja deflecta en una dirección y al abrirlo lo hace en sentido
contrario.
Así Faraday expresa, cuando existe una variación temporal de flujo magnético
sobre una espira cerrada, en ella se genera una fem inducida.

10. Ejemplos de la LEY DE INDUCCIÓN
Fig. 1
Fig. 2
La figura 1 simula una espira que se acerca y
se aleja del polo de un imán. En tal situación
se puede observar que a medida que
transcurre el tiempo el flujo magnético en el
interior de la espira varía, y de acuerdo a la
Ley de Faraday – Lenz, se generá en la espira
una fem inducida.
La figura 2 simula una espira encerrada en el
entrehierro de un electroimán de campo
variable en el tiempo. Cuando el campo
magnético uniforme del electroimán varía su
magnitud, provoca que el flujo magnético en
el interior de la espira varíe, en consecuencia
se generará en la espira una fem inducida.
dt
)r(dB
dt
d
∝
Φ
dt
)t(dB
dt
d
∝
Φ

11. La diferencia de potencial v(t) inducida en
una espira cuando varia el flujo total Φ(t)
que la atraviesa viene dada por:
v(t) = d x Φ(t)
dt
v(t) = Ac . d . B(t)
dt
Para una distribución uniforme de Flujo:
Ley Faraday

12. Fig 1. Proceso de histéresis, ciclo de magnetización
de un material ferromagnético
Curva teórica del Magnetismo

13. Ferromagnéticos: Son aquellos que exhiben un fenómeno de ordenamiento de
largo alcance a nivel atómico que hace que los espines de los electrones no
apareados se alineen paralelamente entre si, en una región del material llamada
dominio. El campo magnético dentro del dominio es intenso pero en una muestra
global generalmente el material no esta magnetizado debido a que mucho de los
dominios que lo componen estarán orientados entre ellos en forma aleatoria.
Hacia la saturación en la
dirección opuestaHacia la saturación en dirección opuesta
Material magnetizado a la
saturación por la alineación de
sus dominios.
El material sigue una curva de
magnetización no lineal, cuando
magnetizado desde un valor
de campo cero.
La intensidad del
campo magnético
aplicado
El lazo de histéresis muestra la naturaleza
"historia dependiente" de magnetización de un
material ferromagnético. Una vez que el material
ha sido impulsado a la zona saturación, entonces
el campo de magnetización puede caer a cero y el
material retendrá la mayor parte de su
magnetización (recordará su historia)
El campo magnético de conducción
deberá ser redirigido y aumentado a
un valor grande para conducir la
magnetización de nuevo a cero.
Cuando el campo magnético variable
llega cae a cero, el material
ferromagnético conserva un grado
considerable de magnetización. Esto
es útil como un dispositivo de
memoria magnética.
Hacia la saturación en la
dirección opuesta
Magnetización de un Material

14. Los materiales ferromagnéticos que muestran saturación, tales como el hierro, están
compuestos de regiones microscópicas llamadas dominios magnéticos que actúan como
pequeños imanes permanentes. Antes de que un campo magnético externo sea aplicado
al material, los dominios se encuentran orientados al azar. Sus pequeños campos
magnéticos apuntan en direcciones aleatorias y se cancelan entre sí, de modo que el
material no produce un campo magnético global neto. Cuando se aplica un campo de
magnetización externo H al material, lo penetra y causa la alineación de los dominios,
provocando que sus pequeños campos magnéticos roten y se alineen paralelamente al
campo externo, sumándose para crear un gran campo magnético que se extiende hacia
fuera del material. Esto es llamado magnetización. Cuanto más fuerte sea el campo
magnético externo, mayor será la alineación de los dominios. El efecto de saturación
ocurre cuando ya prácticamente todos los dominios se encuentran alineados, por lo que
cualquier incremento posterior en el campo aplicado no puede causar una mayor
alineación.
Para des-magnetizar un material el procedimiento más simple es calentarlo, ya que por
la ley de Curie-Weiss-Cabrera, existe una temperatura de transición entre el estado
ferromagnético y el paramagnético. Esta temperatura no es muy alta y se puede
conseguir fácilmente con un mechero.

15. La curva de magnetización es la que representa el magnetismo en el material
como función de la fuerza magnetizante.
Curva de Magnetización
Curvas de magnetización de nueve
materiales ferromagnéticos diferentes,
mostrando el efecto de saturación.
1.Hoja de acero,
2.Acero al silicio,
3.Acero crucible (de crisol), 4.Acero al
tungsteno,
5.Acero magnético,
6.Hierro crucible (de crisol), 7.Níquel,
8.Cobalto,
9.Magnetita.

16. http://es.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9-Marie_Amp%C3%A8re
http://centrobioenergetica.squarespace.com/magnetismo/
http://es.wikipedia.org/wiki/Saturaci%C3%B3n_%28magnetismo%29
https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20091027114300AA53eer
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/teoria/A_Franco/elecmagn
et/fem/fem.htm
http://ronald-leydeampere.blogspot.com/
http://www.ifent.org/lecciones/CAP07.asp
http://www.ifent.org/lecciones/cap07/cap07-06.asp
http://elfisicoloco.blogspot.com/2013/02/ley-de-ampere.html
Bibliografía