2. MAGNETISMO
Es un fenómeno por el que los materiales ejercen
fuerzas de atracción o repulsión a otros materiales.
Como el níquel, hierro y sus aleaciones que
comúnmente se llaman imánes. Sin embargo todos
los materiales son influenciados, de mayor o menor
forma, por la presencia de un campo magnético.
Los polos magnéticos
iguales se repelen y los
polos magnéticos diferentes
se atraen.
3. CAMPO MAGNETICO
El campo magnético es una región del espacio en
la cual una carga eléctrica puntual de valor q que
se desplaza a una velocidad, sufre los efectos de
una fuerza que es perpendicular y proporcional
tanto a la velocidad como al campo, llamada
inducción magnética o densidad de flujo magnético.
Las líneas del campo magnético se llaman líneas
de flujo.
4. TEORIA MODERNA DEL MAGNETISMO
Los átomos en un
material magnético
están agrupados en
microscópicas regiones
magnéticas a las cuales
se aplica la
denominación de
dominios. En un material no
magnetizado, estos
dominios se orientan en
direcciones al azahar Se usa
un punto para indicar que
una flecha está dirigida
hacia afuera del plano, y
una cruz indica una
dirección hacia adentro del
5. DENSIDAD DE FLUJO Y
PERMEABILIDAD
La densidad de flujo magnético en una
región de un campo magnético es el número
de líneas de flujo que pasan a través de una
unidad de área perpendicular en esa región.
B
A
B=densidad de flujo Wb/m
φ=unidad de flujo magnético weber (Wb).
A=área (m )
1T(tesla) = 1 Wb/m = 10 G (Gauss)
6. B= H
=es la permeabilidad del medio a través del
cual pasan las líneas de flujo.
H=intensidad del campo magnético.
Los materiales magnéticos se clasifican
conforme a sus permeabilidades comparadas
con la del espacio vacío. La razón de la
permeabilidad de un material con la
correspondiente para el vacío se llama
permeabilidad relativa y está expresada por:
8. Fuerza sobre una carga en movimiento
Cuando una carga eléctrica en movimiento, se desplaza en una
zona donde existe un campo magnético se ve sometida a la
acción de una fuerza.
Fuerza de Lorentz
Supongamos que una
carga (Q), que se
desplaza a una velocidad
(v), en el interior de un
campo magnético (B).
Este campo genera que
aparezca una fuerza
(F), que actúa sobre la
carga Q
9. Este cambio de dirección es
debido a que la fuerza que
aparece va a actuar como
fuerza centrípeta (dirigida
hacia un centro) originando
un movimiento de rotación
de la partícula en el interior
del campo magnético.
Existe una regla muy sencilla
para obtener la dirección, obvia
por ser el resultado de un
producto vectorial, y el sentido
de la fuerza que actúa sobre la
carga. Se conoce con el nombre
de la “Regla de la mano
izquierda”
10. Trayectoria bajo la fuerza de
Lorentz de una partícula
cargada en un campo
magnético constante, según el
signo de la carga eléctrica.
Si la carga incide en la
dirección del campo, no
actúa ninguna fuerza sobre
ella.
Si la carga incide en la
dirección al campo, la F = Q v B sen θ.
fuerza adquiere su máximo
valor y es a la velocidad
y al campo.
Si la carga incide en
dirección oblicua al
campo, aparece una fuerza
a este y a la velocidad cuyo
valor es proporcional al
seno del ángulo de
incidencia.
11. FUERZA SOBRE UN CONDUCTOR POR EL QUE CIRCULA UNA CORRIENTE
Cuando una corriente eléctrica circula a través de un
conductor que a su vez se encuentra en un campo
magnético, cada carga (q) que fluye por el conductor
experimenta una fuerza magnética. Estas fuerzas se
transmiten al conductor como un todo, y hacen que cada
unidad de longitud del mismo experimente una fuerza. Si
una cantidad total de carga (Q) pasa por la longitud (l) del
alambre con una velocidad media promedio, a un campo
magnético B, la fuerza neta sobre dicho segmento de alambre
es
La velocidad media para cada carga que
pasa por la longitud l en el tiempo t es
l/t. Por ende, la fuerza neta sobre toda la
longitud es
Si sé rearegla y
simplifica, se
obtiene
donde: I representa
la corriente en el
alambre.
12. Del mismo modo que la
magnitud de la fuerza sobre
una carga en movimiento
varía con la dirección de la
velocidad, la fuerza sobre un
conductor por el cual circula
una corriente depende del
ángulo que la corriente hace
con la densidad de flujo. En
general si el alambre de
longitud l hace un
ángulo con el campo B, el
alambre experimentará una
fuerza dada por:
13. CAMPO MAGNÉTICO DE UN CONDUCTOR LARGO Y
RECTO
Ampere ideó un método Campo magnético que rodea a
para determinar la un conducto recto por el cual
dirección del campo que circula una corriente
rodea a un conductor recto
y se le dio el nombre de
regla del pulgar de la mano
derecha:
si el alambre se toma con
la mano derecha de modo
que el pulgar apunte en la
dirección de la corriente
convencional, los demás
dedos que sujetan al
conductor indicarán la
dirección del campo
magnético
14. Campo magnético B, a
una distancia
perpendicular d de un
conductor largo por el
cual fluye corriente
Para calcular la Donde:
inducción B = Inducción Magnética o
magnética, o Densidad de Flujo = T
densidad de flujo, a m = Permeabilidad = T . m / A
una distancia I = Flujo de Corriente a través
perpendicular d de un de un alambre = A
alambre largo y recto d = Distancia perpendicular
por el que circula una desde el alambre = m
corriente I, se utiliza
la siguiente fórmula:
15. OTROS CAMPOS MAGNÉTICOS
La inducción magnética en el
centro de una espira circular
de radio r que transporta
una corriente I se calcula
por medio de la expresión:
I
B
2r
CAMPO MAGNÉTICO EN EL CENTRO DE UNA ESPIRA DE
FORMA CIRCULAR
La dirección B es
perpendicular al plano de la
espira de alambre. Si el NI
alambre forma parte de una B
bobina con N vueltas, la
2r
ecuación adopta esta forma:
16. Un solenoide consta de un núcleo envuelto de
muchas vueltas circular es de alambre
devanadas en forma de hélice. El campo
magnético que se produce es muy similar al de
una barra magnética. La inducción magnética
en el interior de un solenoide viene dada por:
NI
B
L
17. HISTÉRESIS
La Histéresis (pérdida de la restitución
magnética), es el retraso de la magnetización con
respecto a la intensidad magnética.
Un material está sometido a una
intensidad magnética H cada vez
mayor, la densidad del flujo B se
incrementa hasta que el material
está saturado, la corriente se
reduce en forma gradual hasta
cero, la densidad del flujo B a
través del núcleo retienes cierta
intensidad magnética, como se
ilustra mediante la curva BC
(esto corresponde al magnetismo
residual).
18. La única forma de hacer que la densidad
del flujo B vuelva a cero es invirtiendo la
dirección de la corriente. Este
procedimiento desarrolla la intensidad
magnética H en dirección opuesta, como
muestra la curva CD. Si continúa la
magnetización para aumentar en la
dirección negativa, el material al cabo de
un tiempo se saturará de nuevo con una
polaridad invertida. Como se muestra en
la curva DE.
Reduciendo la corriente a cero
nuevamente y luego incrementándola en
la dirección positiva, se obtiene la curva
EFB. A la curva completa se le llama
CICLO DE HISTÉRESIS .
El área encerrada por un ciclo de
Histéresis es una indicación de la
cantidad de energía que se pierde (en
forma de calor).
19. RESUMEN DE FORMULAS
Densidad de flujo y Fuerza magnética sobre un conductor
permeabilidad
F BIl sin
B Campo magnético de un conductor:
A
I
Permeabilidad relativa Largo y recto B
2 d
B= 0 rH r
0 Centro de una I
espira B
Para el vacío 2r
μ0= 4π x 10-7 T•m/A
Cento de la NI
Fuerza sobre una carga en bobina B
movimiento
2r
F NI
B Solenoide B
F qvBsin
qvsen L
