1. Centro de Enseñanza Técnica
Industrial
Electricidad y Magnetismo
Jorge Humberto Dueñas Rocha
Código: 11310102 Aula: G–205
ANTECEDENTES
Zapopan, Jal. a 08 de noviembre de 2012
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2. POLOS MAGNETICOS:
La palabra viene del latín polus y que, a su vez, se deriva del griego polos que
significa "eje" o "poste". Polo físico es cada uno de los dos puntos opuestos de un
cuerpo, en los cuales se acumula en mayor cantidad la energía de un agente
físico.
Un monopolo magnético es una partícula hipotética que consiste en un imán con
un solo polo magnético. La idea la planteó Paul Dirac en 1931 y con ella se podría
explicar la cuantización de la carga eléctrica. Con los monopolos magnéticos,
además, se pueden escribir las ecuaciones de Maxwell de forma completamente
simétrica ante un intercambio de las cargas magnéticas y eléctricas.
Un campo magnético tiene siempre asociados dos polos magnéticos (norte y sur),
al igual que un imán. Si se corta un imán en dos partes, cada una tendrá a su vez
dos polos magnéticos. Si se sigue el proceso hasta tener únicamente un electrón
girando en una órbita, el campo magnético que genera tiene, también, dos polos.
Por tanto, clásicamente, los monopolos no existen.
En 1974 los físicos Gerard 't Hooft y Aleksandr Poliakov mostraron
independientemente que de la Teoría del Campo Unificado podía deducirse que
los monopolos magnéticos debían existir, y que tienen una masa muy grande
(varios trillones de veces mayor que la masa del electrón) aunque serían más
pequeños que un protón.
De las teorías del Big Bang se deduce que en los primeros momentos
del Universo (en los primeros 10-34 segundos) debieron formarse monopolos
magnéticos en grandes cantidades, los cuales se aniquilaron poco después y sólo
sobrevivió un cierto número.
Un experimento realizado en la Universidad de Stanford por Blas Cabrera, hijo
de Nicolás Cabrera y nieto de Blas Cabrera, basado en una bobina
superconductora mantenida cerca del cero absoluto aparentemente logró detectar
la pasada fortuita de un monopolo magnético el día 14 de febrero de 1982 a la
1:53. Sin embargo, no se ha podido repetir la medición. Esto puede deberse a la
bajísima probabilidad de encontrar uno por puro azar.
LINEAS DE CAMPO MAGNETICO:
Las líneas del campo magnético describen de forma similar la estructura del
campo magnético en tres dimensiones. Se definen como sigue. Si en cualquier
punto de dicha línea colocamos una aguja de compás ideal, libre para girar en
cualquier dirección (diferente a la aguja normal que permanece horizontal --estas
agujas existen, vea al final de la página), la aguja siempre apuntará a lo largo de la
línea de campo.
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3. Las líneas de campo convergen donde la fuerza magnética es mayor y se
separan donde es más débil. Por ejemplo, en una barra imantada compacta o
"dipolo", las líneas de campo se separan a partir de un polo y convergen en el otro
y la fuerza magnética es mayor cerca de los polos donde se reúnen. El
comportamiento de las líneas en el campo magnético terrestre es muy similar.
Las líneas de campo fueron introducidas por Michael Faraday (vea la historia), que
las denominó "líneas de fuerza". Durante muchos años fueron vistas meramente
como una forma de visualizar los campos magnéticos y los ingenieros eléctricos
preferían otra formas, más útiles matemáticamente. Sin embargo no era así en el
espacio, donde las líneas eran fundamentales para la forma en que se movían los
electrones e iones. Estas partículas cargadas eléctricamente tienden a
permanecer unidas a las líneas de campo donde se asientan, girando en espiral a
su alrededor mientras se deslizan por ellas, como las cuentas de un collar
FLUJOMAGNETICO:
El flujo magnético Φ (representado por la letra griega fi Φ), es una medida de la
cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie
sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado entre las líneas de campo
magnético y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de flujo
magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se designa por
Wb (motivo por el cual se conocen como weberímetros los aparatos empleados
para medir el flujo magnético). En el sistema cegesimal se utiliza el maxwell (1
weber =108 maxwells).
Como ya predijo Fritz London en 1948, es posible observar la cuantización del
flujo magnético en sustancias superconductoras. El cuanto de flujo magnético es
una constante física:
.
El inverso del cuanto de flujo magnético KJ = 1/ Φ0 se suele conocer como
constante de Josephson por David Josephson.
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4. LEY DE GAUSS:
En física la ley de Gauss establece que el flujo de ciertos campos a través de una
superficie cerrada es proporcional a la magnitud de las fuentes de dicho campo
que hay en el interior de dicha superficie. Dichos campos son aquellos cuya
intensidad decrece como la distancia a la fuente al cuadrado. La constante de
proporcionalidad depende del sistema de unidades empleado.
Se aplica al campo electrostático y al gravitatorio. Sus fuentes son la carga
eléctrica y la masa, respectivamente. También puede aplicarse al campo
magnetostático, aunque dicha aplicación no es de tanto interés como las dos
anteriores.
La ley de Gauss para el magnetismo, que se expresa en sus formas integral y
diferencial como
Esta ley expresa la inexistencia de cargas magnéticas o, como se conocen
habitualmente, monopolos magnéticos. Las distribuciones de fuentes magnéticas
son siempre neutras en el sentido de que posee un polo norte y un polo sur, por lo
que su flujo a través de cualquier superficie cerrada es nulo.
En el hipotético caso de que se descubriera experimentalmente la existencia de
monopolos, esta ley debería ser modificada para acomodar las correspondientes
densidades de carga, resultando una ley en todo análoga a la ley de Gauss para el
campo eléctrico. La Ley de Gauss para el campo magnético quedaría como
donde densidad de corriente , la cual obliga a modificar la ley de Faraday
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