Teoría del magnetismo

La energía es la clave del universo físico.
Por eso apoyamos todo el peso de los conceptos
físicos en la intervención que en ellos tiene la
energía. En todos los procesos: mecánicos,
calóricos, eléctricos, magnéticos, lo más
importante es la energía.
Y el poder de transformar la energía de una clase
en otra es lo que ha transformado la vida del
hombre moderno.

TEORÍADEL MAGNETISMO
1. CONCEPTOS Y OBJETIVOS DEL MAGNETISMO:
1.1 CONCEPTO DE MANETISMO:
• Existe en la naturaleza un mineral llamado magnetita o piedra
imán que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel
y ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad recibe el
nombre de magnetismo.
• Conocido como el único imán natural. De hecho de este mineral
proviene el término de magnetismo.
• La magnetita es un mineral ferromagnético, formado
principalmente por óxido ferroso férrico.

DEFINICIÓN:
El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos
ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay
materiales que presentan propiedades magnéticas detectables fácilmente,
como el níquel, el hierro o el cobalto, que pueden llegar a convertirse en
un imán.
Sin embargo, todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma,
por la presencia de un campo magnético.

HISTORIA DEL MAGNETISMO:
ORIGEN:
 Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por
primera vez por los antiguos Griegos, a través de una
mineral llamado magnetita (de ahí surge el término
magnetismo). Se dice que se pudo observar por primera vez
en la Ciudad De Magnesia, en Asia Menor.
 Esta reputación terapéutica de la magnetita se transmitió
también a los griegos, los cuales la usaban para la curación
de dolencias.
 En el siglo III a.C., Aristóteles escribió acerca de las
propiedades curativas de los imanes naturales, que llamaba
"imanes blancos".
 Posteriormente las aplicaciones basadas en el
magnetismo fueron desarrollándose. Por el siglo 12 d.C., los
Marineros Chinos ya utilizaban magnetitas como brújulas
para la navegación marítima.

LEYES DEL MAGNETISMO:
A. LEY CUALITATIVA
Los polos magnéticos externos del mismo
nombre se repelen y los de nombre
diferentes se atraen.

B. LEY CUANTITATIVA
La fuerza que experimentan dos polos
magnéticos, son directamente proporcionales
al producto de las masas magnéticas e
inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia que las separa.

¿Para qué sirven los imanes?
Un gran número de médicos y sanadores utilizaron los imanes para
curar diferentes problemas médicos a lo largo de la historia. Hoy en día la
ciencia médica utiliza el magnetismo más que nunca, por ejemplo:
 La magnetoencefalografía (MEG) se utiliza para medir la actividad
cerebral.
 La terapia de choque para volver a iniciar corazones.
OTROS USOS:
El uso de imanes en aplicaciones industriales y mecánicas también es
muy común.
Los imanes son la fuerza motriz básica para todos los motores
eléctricos y generadores eléctricos.
IMÁN RECTO:

¿QUÉ ES UN IMÁN?
Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior
y atraer el hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel).
PROPIEDADES:
A) Pueden ser:
 Naturales: Como la magnetita (Fe3O4).
 Artificiales: Obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales.
B) Según la intensidad de campo magnético al que le sometan podemos
decir que un imán pueden ser:
 Permanente: Es aquel que conserva el magnetismo después de haber
sido imantado.
 Temporal: No conserva su magnetismo tras haber sido imantado.

En un imán la capacidad de atracción es mayor en sus extremos o
polos. Estos polos se denominan Norte Y Sur, debido a que tienden a
orientarse según los polos geográficos de la Tierra, que es un gigantesco
imán natural.
La región del espacio donde se pone de manifiesto la acción de un
imán se llama Campo Magnético.

El estudio del comportamiento de los imanes pone de manifiesto la existencia en
cualquier imán de dos zonas extremas o polos en donde la acción magnética es
más
intensa.
Para distinguir los dos polos de un imán se les denomina polo norte y polo sur, esto
sucede en todos los imanes, independientemente de la forma que tenga.
Los polos magnéticos de un imán no son equivalentes, como lo prueba el hecho de
que enfrentando dos imanes idénticos se observen atracciones o repulsiones
mutuas
según se aproxime el primero al segundo por uno o por otro polo.
Las experiencias con imanes ponen de manifiesto que polos del mismo tipo (N-N y
SS)
se repelen y polos de distinto tipo (N-S y S-N) se atraen. Esta característica del
magnetismo de los imanes fue explicada por los antiguos como la consecuencia de
una propiedad más general de la naturaleza consistente en lo que ellos llamaron la
«atracción de los opuestos».
POLOS
MAGNÉTICOS

Esta referencia geográfica está relacionada
con el hecho de que la Tierra se comporte
como un gran imán.
Las experiencias con brújulas indican que los
polos del imán terrestre se encuentran
próximos a los polos Sur y Norte geográficos
respectivamente. Por tal motivo, el polo
de la brújula que se orienta hacia el Norte
terrestre se denomina polo Norte y el
opuesto constituye el polo Sur. Tal distinción
entre polos magnéticos se puede
extender a cualquier tipo de imanes.
POLOS MAGNÉTICOS Y POLOS
GEOGRÁFICOS

 Lo primero que tenemos que hacer es enrollar el
cable de cobre esmaltado alrededor del tornillo. Es
importante que quede lo más concentrado posible.
Una vez hecho, dejamos unos 5-6 centímetros más
de cable por cada lado y cortamos el sobrante con
las tijeras.
 El siguiente paso es quitar el esmalte de los
extremos del cable. Hay dos formas de hacerlo. La
primera es raspando con las tijeras o un cúter hasta
quitarlo completamente. La segunda forma es
simplemente quemando los extremos con un
mechero.
 ¡Ya está listo nuestro electroimán casero! Ahora lo
único que nos queda hacer es conectar uno de los
extremos al lado positivo de la pila y el otro, al
negativo. Manteniéndolos sujetos con los dedos
índice y pulgar, acercamos el tornillo a los clavos o
arandelas que tengamos preparados y... ¡los atraerá
al momento!

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
POLO NORTE DE IMÁN RECTO

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. En respuesta
al campo magnético de la Tierra, la brújula apuntará en dirección al polo norte
geográfico de la Tierra, porque de hecho es un polo sur magnético. Las líneas
de campo magnético de la Tierra entran en la Tierra, cerca del polo norte
geográfico.

Interacción
electromagnética  La interacción electromagnética es la
interacción que ocurre entre las
partículas con carga eléctrica. Desde
un punto de vista macroscópico y
fijado un observador, suele
separarse en dos tipos de
interacción, la interacción
electrostática, que actúa sobre
cuerpos cargados en reposo
respecto al observador, y la
interacción magnética, que actúa
solamente sobre cargas en
movimiento respecto al observador.

4 - COMO HACER UN IMÁN
COMO HACER
UN IMÁN

Los métodos eléctricos son un tipo de método
geofísico y constituyen pruebas realizadas para la
determinación de las características geotécnicas de un
terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento
de un reconocimiento geotécnico.
Permiten evaluar la resistividad media del subsuelo
mediante la medición de una diferencia de
potencial entre dos electrodos situados en la
superficie.
El flujo de corriente a través del terreno discurre
gracias a fenómenos electrolíticos, por lo que la
resistividad depende básicamente de la humedad del
terreno y de la concentración de sales en el agua
intersticial. Por ello existe una gran variabilidad de
valores de la resistividad para cada tipo de terreno,
con rangos muy amplios.
.

INSEPARABILIDAD
DE UNO DE LOS
POLOS DE UN
IMAN

 Ley de los Polos de un imán:
Una de las primeras cosas que se
advierten al examinar una barra
común de un imán es que tiene dos
polos, o "centros" de fuerza, es donde
se concentra en mayor cantidad la
propiedad magnética del imán, cada
uno cerca de un extremo más que
distinguirse como positivo y negativo,
estos polos se llaman norte (N) y
sur(S).

Si a un imán lo quebramos en dos piezas;
se obtiene 2 piezas de imán cada uno con sus
dos polos magnéticos. Hasta donde se sabe,
los polos magnéticos siempre vienen en
pares. Los científicos han tratado de "romper"
los imanes, aun a nivel microscópico en
"monopolos" separados (imanes de un solo
polo), pero ninguno ha tenido éxito.- Coulomb
explicó la "inseparabilidad de los polos
magnéticos" admintiendo que el magnetismo
de los cuerpos se encuentra en las moléculas
del imán.
Ley de inseparabilidad de los polos
Magnéticos:

Dos Polos Inseparables
Quizás la característica más importante de
los imanes es que no podemos separar
nunca su polo positivo y su polo negativo,
esto es, no podremos encontrar un
monopolo magnético, a pesar de los
esfuerzos realizados durante años por
diversos equipos de investigadores. La
razón para esto la tenemos en uno de los
resultados teóricos a los que llegó Maxwell
y que se expresa en una de sus famosas
ecuaciones para el campo
electromagnético: las líneas del campo
magnético son cerradas. Esto quiere decir
que las imaginarias líneas que emergen del
polo positivo de un imán no acaban en
cualquier parte del espacio, sino en el polo
negativo.

Esto se puede comprobar experimentalmente
de una manera muy sencilla.
Si colocamos un imán bajo un papel y
esparcimos cuidadosamente sobre dicho papel
limaduras de hierro, veremos que éstas se
distribuirán sobre el papel en líneas cerradas
que van del polo positivo al negativo. Esta
experiencia nos va a mostrar también que la
mayoría de las limaduras se van a concentrar
en las proximidades de los polos, ya que allí
será donde la fuerza magnética sea mayor.

• Se cree que en el sigo XIII a. C. en China ya se utilizaba la aguja magnética.
• En Grecia, en el año 800 a. C., ya sabían que la magnetita atraía fragmentos de
hierro.
• En 1600 William Gilbert sugirió que la Tierra se comportaba como un gigantesco
imán.
• En1819 Oersted descubrió que una brújula se desvía al acercarla a una corriente
eléctrica.
• Después Biot y Savart realizaron experimentos y calcularon el campo magnético
producido por una corriente.
• André-Marie Ampere descubrió los efectos de las corrientes eléctricas sobre las
brújulas

 Existe un campo magnético en una región del espacio, que al involucrarse en ella
una carga móvil experimenta una fuera que depende de su velocidad.
 Al igual que los campos eléctricos, los campos magnéticos se pueden representar
mediante líneas de campo o líneas de fuerza, que tendrán distinta forma según sea
el agente creador del campo.
 Cuando se trata del campo magnético creado por un imán, las líneas de fuerza salen
del extremo denominado polo norte y entras por el extremo denominado polo sur.

 La Fuerza magnética que actúa sobre una partícula cargada en movimiento en un
campo magnética es siempre perpendicular a su velocidad.
 La fuerza magnética modificara la dirección de la Velocidad pero no modificado su
modulo de velocidad. Asi que, al no hacer trabajo sobre la partícula, no se modifica a
energía cinética.
 Si tenemos una partícula con una velocidad perpendicular a un campo magnético
uniforme, la partícula describirá una trayectoria circular. La Fuerza magnética es la
responsable de la aceleración centrípeta necesaria para que haya movimiento
Entonces la intensidad de la fuerza será:
F = v  B

La inducción magnética es un campo, en un punto del mismo, es la fuerza que actúa
sobre una unidad de carga positiva que se desplaza, perpendicularmente a las líneas
de fuerza, con una unidad de velocidad. Se Representa por (B)
B = F / (q) (V)

 Magnitud medido por el cociente entre el modulo de la fuerza que actúa sobre una
carga móvil que pasa por el punto y el producto de dicha carga por el componente de
la velocidad perpendicular al vector inducción.
 En estos casos, se llama fuerza de Lorentz.
 Los sentido de los vectores V, B y F se pueden mediante la regla de la palma de la
mano derecha.
V = Vector velocidad
B = Sentido de inducción magnético (campo magnético)
F = Fuerza que el campo magnético ejerce sobre la
partícula, generalmente forma con un ángulo  el
modulo de la fuerza que actúa sobre la carga
F = (q)(V)(B) Sen 
B = F / (q) (V) Sen 

La fuerza electromotriz inducida en un circuito, es directamente proporcional a la
rapidez con que varia el flujo magnético a través del circuito y sentido contrario

 La relación entre la polaridad magnética de una espira y el sentido de la corriente
que circula por ella la establece la regla de la mano derecha
 Una partícula cargada positiva entra perpendicularmente a una región donde existe
un campo magnético homogéneo
 Como la fuerza es perpendicular a la velocidad, su efecto de la velocidad sin
modificar la magnitud; resultando un movimiento circular uniforme.

 La desmagnetización es el proceso por el cual el campo magnético de un
objeto se reduce o elimina.
 El proceso de desmagnetización se puede lograr de muchas maneras. Una
técnica utilizada para la desmagnetización es para calentar el objeto por
encima de su temperatura de Curie. La razón de esto es que cuando un
material magnético se calienta hasta su temperatura de Curie, las
fluctuaciones térmicas tienen suficiente energía para superar las interacciones
de cambio que causan ferromagnetismo, ordenamiento magnético y se
destruye
 Otra forma de lograr desmagnetización es el uso de una bobina eléctrica. Si el
objeto se retira de una bobina con la alternancia de corriente que discurre a
través de él, dipolos del objeto se convertirá en aleatorizado y el objeto se
desmagnetizado.

Una aplicación de desmagnetización es eliminar los campos magnéticos no
deseados. La razón para hacer esto es que los campos magnéticos pueden tener
efectos no deseados en los diferentes dispositivos. En particular, los campos
magnéticos pueden afectar a los dispositivos electrónicos tales como teléfonos
móviles u ordenadores. Si tal dispositivo se va a entrar en contacto con otros
objetos posiblemente magnéticos, que tenga que ser reducido con el fin de proteger
el dispositivo electrónico de los campos magnéticos. Por lo tanto desmagnetización
se utiliza a veces para mantener los campos magnéticos de dañar los aparatos
eléctricos.

CAMPO MAGNÉTICO
TERRESTRE
 Una aguja magnética que puede girar libremente
alrededor de un eje vertical , siempre se orienta en
la dirección N-S. Esto indica que la aguja magnética
experimenta la acción de un campo magnético, el
cual se origina en la Tierra que se comporta como
un gigantesco imán.
Los polos magnéticos de la Tierra se encuentran en
las proximidades de los polos geográficos, como lo
demuestra el hecho de que las agujas magnéticas
apuntan hacia dichos polos.
Los polos magnéticos no coinciden con los polos
geográficos de su eje. Esto se produce porque las
posiciones de los polos magnéticos no son
constantes y muestran notables cambios de año en
año.

¿Que es el magnetismo terrestre?.
El magnetismo terrestre es un fenómeno natural originado por
los movimientos de metales líquidos en el núcleo del planeta y está
presente en la Tierra y en otros cuerpos celestes como el Sol.
La Tierra posee un poderoso campo magnético, como si el
planeta tuviera un enorme imán en su interior cuyo polo sur
estuviera cerca del polo norte geográfico y viceversa. Aunque los
polos magnéticos terrestres reciben el nombre de polo norte
magnético (próximo al polo norte geográfico) y polo sur Magnético
(próximo al polo sur geográfico), su magnetismo real es el opuesto
al que indican sus nombres. Las posiciones de los polos magnéticos
no son constantes y muestran notables cambios de año en año.
Cada 960 años, las variaciones en el campo magnético de la Tierra
incluyen el cambio en la dirección del campo provocado por el
desplazamiento de los polos. El campo magnético de la Tierra tiene
tendencia a trasladarse hacia el Oeste a razón de 19 a 24 km por año.

 Una brújula apunta en la dirección Sur-
Norte por tratarse de una aguja
imantada inmersa en el campo
magnético terrestre: desde este punto
de vista, la tierra se comporta como
un imán gigantesco y tiene polos
magnéticos, los cuales, en la actualidad,
no coinciden con los polos geográficos.
Las brújulas en el magnetismo terrestre:

La declinación magnética es el ángulo formado
entre la meridiana geográfica (o norte geográfico)
y la meridiana magnética (o norte magnético).
Cuando ese ángulo se presenta al oeste del
norte geográfico, se habla de declinación oeste y
en el caso opuesto se habla de declinación este.
Dado el carácter dinámico del campo magnético
terrestre, la declinación también es cambiante, y
para un mismo lugar la declinación medida en
una fecha es distinta a la medida en otra fecha
distinta, pese a tratarse del mismo punto de la
superficie terrestre. Esta variación se mide en
una tasa anual, que establece en qué magnitud
angular la declinación variará y en qué sentido
será el giro (hacia el este o el oeste)
¿Significa esto que el norte no es un único norte?
¿Significa que existen varios tipos de norte? En
efecto, existen varios tipos de norte, según el
criterio elegido para su establecimiento
DECLINACIÓN MAGNÉTICA

Si una aguja magnética se apoya por su
punto medio sobre un eje horizontal, de
modo que pueda girar libremente en un
plano vertical, se observa que la aguja se
detiene en una posición que no es la
horizontal del lugar.
Por lo tanto , el ángulo que forma la aguja
magnética ubicada en un cierto lugar con la
horizontal, se denomina ángulo de
inclinación magnética.
La inclinación magnética depende del lugar.
Así, en el ecuador magnético la guja
magnética permanece horizontal, es decir,
la inclinación es nula. A partir de allí y a
medida que se avanza hacia los polos, la
inclinación va siendo cada vez mayor para
alcanzar su máximo valor en el respectivo
polo magnético. Esto explica por la
atracción entre polos de distinto nombre.
INCLINACIÓN MAGNÉTICA

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