Este documento describe tres tipos de interacciones fundamentales en la naturaleza: la interacción nuclear, gravitacional y electromagnética. Luego, se enfoca en explicar la interacción electromagnética, describiendo su historia, orígenes a nivel atómico, propiedades de imanes permanentes y visualización del campo magnético. Finalmente, define conceptos como el vector campo magnético y la naturaleza dipolar de los imanes debido a la inexistencia del monopolio magnético.

1. Centro La tinoa mericano y del Ca ribe pa ra la
Investigación sobre la Enseñanza de la Ciencia
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

2. 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 deTipos de InteraccionesInteracciones

3. Bosquejo históricoBosquejo 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.

4. AcciónAcción de los imanesde los imanes
.
S N
Imán
permanente
Pieza de
hierro
El imán atrae a la pieza
de hierro
Interacción
magnética

5. AtracciónAtracción entre imanesentre imanes
S
N
S
N
Polos diferentes Se
atraen

6. RepulsiónRepulsión entre imanesentre imanes
S
N
S
N
Polos iguales Se
repelen

7. 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 delOrigen del Campo MagnéticoCampo Magnético

8. Barra de hierro,
cobalto o níquel
Cada dominio
contiene miles
de millones de átomos
N
S
N
S
N
S
N
S NS
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
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 magnetismoFuentes del magnetismo en algunos materialesen algunos materiales

9. Cómo construirCómo construir un imán permanenteun imán permanente
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
NS
N
SN
S
N
S
N
S
N
S
N
S
NSN
S
NSN
S
NS
N
SNS
N
S
NS
N
S
NS
N
S
Polo
sur
Polo
norte
NS
Los dominios magnéticos
se encuentran orientados
al azar
Bajo 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…

10. Las distribución
de las limaduras
de hierro
alrededor de un
imán
permanente
permite
visualizar su
CAMPO
MAGNETICO
Las brújulas
se orientan
tangentes a
las líneas
del
CAMPO
MAGNETICO
N S
Visualización de la líneasVisualización de la líneas del campodel campo
magnético alrededor de un imánmagnético alrededor de un imán

11. 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 inducciónLíneas de inducción del campodel campo
magnético de un imánmagnético de un imán

12. VectorVector campo magnéticocampo 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

13. Monopolo oMonopolo o dipolo magnéticodipolo 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