Este documento describe los campos magnéticos, incluyendo su definición como una representación matemática de las fuerzas magnéticas en el espacio circundante a una fuente magnética como un imán, carga en movimiento o corriente eléctrica. Explica que los campos magnéticos son dipolares con polos norte y sur, y que surgen de imanes, cargas en movimiento o corrientes eléctricas. También cubre conceptos como líneas de campo magnético, intensidad del campo, tipos de campos y aplicaciones.

1. UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS
ARMADAS ESPE-L
FISÍCA II
CAMPOS MAGNETICOS
DOCENTE:
Ing. Proaño Molina Diego Msc.
INTEGRANTES :
Erik Calvopiña
Vanessa Camacho

2. ¿Qué es un campo magnético?
Un campo magnético es la
representación matemática del modo
en que las fuerzas magnéticas se
distribuyen en el espacio que circunda
a una fuente magnética. Esta fuente
puede ser un imán, una carga
en movimiento o una corriente
eléctrica (muchas cargas en
movimiento). Siempre que exista
alguno de estos elementos, habrá un
campo magnético a su alrededor, es
decir, un campo de fuerzas magnéticas.
Fuera de este campo no hay efectos
magnéticos.

3. Una característica fundamental de los los
campos magnéticos es que son dipolares:
poseen un polo Norte y un polo Sur, a los
que también se les dice polo positivo y
polo negativo. A diferencia de los campos
eléctricos que pueden generarse por cargas
eléctricas (como un electrón), no existen
“cargas magnéticas” que generen campos
magnéticos. Los campos magnéticos
siempre tienen asociados dos polos. Como
consecuencia, las líneas del campo
magnético son siempre cerradas, como en
el caso del imán: salen del polo norte y
llegan al polo sur.

4. Origen de un campo magnético
Para que exista un campo magnético debe existir una
fuente de energía magnética (como un imán), una carga
en movimiento o una corriente eléctrica. Estos
elementos son los únicos capaces de crear un campo
magnético y los únicos que pueden ser afectados por él.
Una carga eléctrica (como un electrón moviéndose en el
espacio) genera a su alrededor un campo magnético que
ejercerá una fuerza sobre otra carga en movimiento. Lo
mismo sucede con las corrientes eléctricas.
El caso de los imanes es particular porque no hay cargas
en movimiento involucradas, sino que estos materiales
generan un campo magnético debido a ciertos
fenómenos microscópicos de cierta complejidad.

5. Según lo describen la Ley de Ampère
y las ecuaciones de Maxwell, campos
magnéticos y campos eléctricos
suelen existir juntos en la naturaleza.
Ciertos cambios en el tiempo de un
campo magnético producen campos
eléctricos. Un buen ejemplo de la
coexistencia de estos dos campos
son las radiaciones
electromagnéticas, como la luz.
La presencia de campos magnéticos
puede comprobarse empleando un
aparato conocido como
magnetómetro.

6. Tipos de campos magnéticos
Los campos magnéticos se pueden
clasificar de acuerdo a su fuente de
creación:
Campos magnéticos provenientes de un
imán. Los imanes son materiales que tienen
la particularidad de poseer un campo
magnético permanente, creado por lo que
en física se conoce como el spin de los
electrones (puede entenderse pensándolo
como un giro sobre sí mismos). Por otro
lado, hay metales que pueden “convertirse”
en imanes cuando son magnetizados por
medio de un campo magnético externo.

7. Campos magnéticos provenientes de
corriente. Toda carga en movimiento
produce un campo magnético. Por eso, una
corriente eléctrica también produce un
campo magnético. Por ejemplo: los
electroimanes (como el de la figura
superior) son dispositivos en los que por
medio de una batería se hace circular
corriente por un cable enrollado en un
metal. Esta corriente genera un campo
magnético a su alrededor que magnetiza el
metal y generando otro campo magnético.
Así, los electroimanes se utilizan para
generar campos magnéticos variables ya
que cambiando la corriente, cambia el
campo magnético.

8. Dirección de un campo magnético
La dirección de un campo magnético se puede describir
empleando líneas o vectores, encargados de señalar la
dirección hacia donde apuntan las fuerzas magnéticas. En
la figura de arriba se pueden ver claramente las líneas del
campo magnético generado por el imán, que indican la
dirección de la fuerza con la que el imán interactúa con las
partículas metálicas.
El hecho de que el campo magnético posea dirección,
implica que es un vector. Cualquier fuerza es una cantidad
vectorial, es decir, representa una magnitud que posee una
dirección y un sentido, como por ejemplo la velocidad.
Como el campo magnético es proporcional a la fuerza
magnética, entonces también es una cantidad vectorial. De
hecho, resulta interesante notar que la fuerza magnética
que siente una partícula en movimiento inmersa en un
campo magnético es siempre perpendicular a la dirección
de dicho campo y de su propia velocidad.

9. Líneas del campo magnético
Las líneas de un campo magnético o líneas de
inducción son una forma de representar
gráficamente la acción de las fuerzas magnéticas en
el espacio. Son líneas que nunca se cruzan y que se
amontonan en las regiones en que el campo es más
intenso ya que la densidad de líneas es sinónimo de
la intensidad del campo.
Estas líneas son las que luego son representadas
matemáticamente como vectores, pero en la realidad
pueden constatarse mediante el experimento
sencillo de colocar una hoja de papel blanco sobre
un imán y verter sobre el papel limaduras de hierro,
para observar el modo en que se disponen
visualmente alrededor de ambos polos.

10. Intensidad de los campos magnéticos
La intensidad del campo magnético se refiere a
dos formas de magnitud de las fuerzas
magnéticas:
•Excitación magnética o campo H. En un
enfoque muy similar al de la electricidad, describe
cuán intenso es el campo magnético en una
región determinada del mismo. Es decir, estudia el
campo en relación con sus fuentes eléctricas.
•Inducción magnética o campo B. Considerada
la medición auténtica del campo magnético, mide
la cantidad de flujo magnético por unidad de área
en una región determinada del campo. Es decir,
estudia el campo en función de sus efectos sobre
las cargas.

11. Ley de la Fuerza de Lorentz
La fuerza eléctrica es recta, siendo su dirección la del campo
eléctrico si la carga q es positiva, pero la dirección de la parte
magnética de la fuerza está dada por la regla de la mano derecha.

12. Fuentes de campo magnético
Campo Magnético por Corriente
Las líneas de campo
magnético alrededor de
un cable largo que lleva una
corriente eléctrica, forman
círculos concéntricos alrededor
del cable. La dirección del
campo magnético es
perpendicular al cable y está en
la dirección que apunta los
dedos de la mano derecha si
ellos envolvieran el cable, con
el pulgar señalando la dirección
de la corriente.
El campo magnético de un cable
recto infinitamente largo se puede
obtener aplicando la ley de Ampere.
La ley de Ampere toma la forma
y para una trayectoria circular
centrada en el cable, el campo
magnético en cualquier punto es
paralelo a la trayectoria. El sumatorio
viene a ser exactamente

13. Campo Magnético de un Bucle de Corriente
La corriente eléctrica en
un bucle circular, crea un
campo magnético que
está mas concentrado en
el centro del bucle que
en el exterior del mismo.
El apilamiento de
múltiples bucles que se
lleva a cabo en lo que
llamamos solenóide,
concentra aún mas el
campo.
Campo en el Centro de un Bucle de Corriente
La forma del campo magnético de un elemento
de corriente en la ley de Biot-Savart viene a ser
que en este caso se simplifica bastante porque el
ángulo = 90 ° para todos los puntos a lo largo
del trayecto, y la distancia al punto del campo es
constante. La integral viene a ser

14. Campo Magnético en el Eje del Bucle de Corriente
La aplicación de la ley de Biot-Savart sobre la
línea central de un bucle de corriente, implica la
integración de la componente z.
La simetría es tal que, todos los términos en esta
ecuación son constantes, excepto el elemento de
distancia dL, que cuando se integra, da
exactamente la circunferencia del círculo.
Entonces, el campo magnético es

15. Se puede utilizar una bobina larga
y recta de hilo eléctrico, para
generar un campo
magnético uniforme casi similar a
la de un imán de barra. Tales
bobinas, llamadas solenóides,
tienen una enorme cantidad de
aplicaciones prácticas. El campo
puede ser muy reforzado por la
adición de un núcleo de hierro.
Dichos núcleos son típicos en
los electroimanes.
Solenóide

16. Campo Magnético de un Solenóide (Ley de Ampere)
Tomando un camino rectangular
sobre el que evaluar la ley de
Ampere tal, que la longitud del lado
paralelo al campo magnético
sea L nos da una contribución
interior en la bobina BL. El campo
es esencialmente perpendicular a los
laterales del caminos, por lo que nos
da una contribución despreciable. Si
se toma el extremo de la bobina tan
lejos, que el campo sea despreciable,
entonces la contribución dominante
la proporciona la longitud interior de
la bobina.
Este caso idealizado sin duda, de la Ley de
Ampere da
Esta resulta ser una buena aproximación para el
campo magnético de un solenoide,
particularmente en el caso de
un solenóide con núcleo de hierro.

17. Imán
Las formas de las líneas del campo magnético de un
imán de barra son cerradas. Por convención, se toma
la dirección del campo saliendo del polo norte y
entrando por el polo sur del imán. Con los
materiales ferromagnéticos se pueden hacer imanes
permanentes.
Las líneas de campo magnético de un imán de barra se
pueden dibujar con el uso de una brújula. La aguja de
una brújula es en sí misma un imán permanente, y el
indicador de norte de la brújula es el polo norte
magnético. El polo norte de un imán, tiende a
alinearse con el campo magnético, de modo que una
aguja de brújula suspendida, girará hasta alinearse con
el campo magnético. Los polos magnéticos diferentes
se atraen, de modo que el indicador norte de la
brújula, apuntará al polo sur del imán.

18. Electroimán
Los electroimanes tienen normalmente la forma
de solenóides con núcleos de hierro. Las
propiedades ferromagnéticas del núcleo de hierro, hace
que los dominios magnéticos internos del hierro, se
alineen con los campos magnéticos mas pequeños
producidos por la corriente en el solenóide. El efecto es la
multiplicación del campo magnético por factores de
decenas e incluso miles de veces. La fórmula para
el campo magnético del solenóide es
y k es la permeabilidad relativa del hierro, que muestra el
efecto amplificador del núcleo de hierro.

19. Campo Magnético de la Tierra
El campo magnético de la Tierra es similar al de un imán
de barra inclinado 11 grados respecto al eje de rotación de
la Tierra. El problema con esa semejanza es que
la temperatura Curie del hierro es de 700 grados
aproximadamente. El núcleo de la Tierra está mas caliente
que esa temperatura y por tanto no es magnético.
Entonces ¿de donde proviene su campo magnético?
Los campos magnéticos rodean a las corrientes eléctricas,
de modo que se supone que esas corrientes eléctricas
circulantes, en el núcleo fundido de la Tierra, son el
origen del campo magnético. Un bucle de
corriente genera un campo similar al de la Tierra. La
magnitud del campo magnético medido en la superficie
de la Tierra es alrededor de medio Gauss. Las líneas de
fuerza entran en la Tierra por el hemisferio norte. La
magnitud sobre la superficie de la Tierra varía en el rango
de 0,3 a 0,6 Gauss.

20. Aplicaciones
Actualmente, los compuestos de interés magnetoquímico abarcan un amplio
rango de campos, y su estudio solapa con diversas disciplinas, desde la química
del estado sólido hasta la bioquímica. La investigación experimental reciente en
este campo incluye en la búsqueda de nuevos materiales con propiedades
magnéticas interesantes, o en la combinación de propiedades, por ejemplo
magnéticas y eléctricas o magnéticas y ópticas. Así, se han obtenido imanes
moleculares (como el Mn12),​ferromagnetos de base molecular conductores de
la electricidad,​ paramagnetos superconductores de la electricidad, o sistemas
cuyas propiedades magnéticas se pueden alterar mediante luz
La magnetoquímica es la rama de la química que se dedica a la síntesis y el
estudio de las sustancias de propiedades magnéticas interesantes. El
magnetismo molecular, entendido como campo de estudio y no
como fenómeno, es la parte de la magnetoquímica y de la física del estado
sólido que se ocupa de sistemas moleculares. La magnetoquímica y el
magnetismo molecular combinan medidas experimentales como
la magnetometría con hamiltonianos modelo para racionalizar las propiedades
magnéticas de diferente sistemas, buscando una aproximación a sus estructuras
electrónicas en el caso de iones o moléculas, o a sus bandas en el caso de los
sólidos extendidos.

21. Bibliografía
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