Electromagnetismo

Fuerza y Campo Magnético
1. Campo Magnético
  1. Es un vector que representa el modo en que las fuerzas magnéticas
    1. Se distribuyen en un espacio donde existe una fuente magnética
      1. Su principal característica es que son dipolares
        Es decir tienen un polo Norte y un polo Sur
2. Sus fórmulas se dividen en tres casos
  1. Si por un campo magnético pasa una carga con cierta velocidad
    1. Su fórmula será
  2. Si se trata de un producto vectorial, su resultado es el módulo del vector
    1. Su fórmula será
  3. Si una carga se encuentra además dentro de un campo eléctrico
    1. Experimenta una fuerza total llamada fuerza de Lorentz
      1. Su fórmula será
3. Para determinar el sentido del vector campo, fuerza o velocidad, se utilizan dos reglas
  1. Regla de la mano derecha
  2. Regla de la mano izquierda
4. La Fuerza Magnética
  1. Es la consecuencia de la fuerza electromagnética
    1. Es causada por el movimiento de cargas
      1. Y es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza
        Si por un campo magnético pasa una carga con cierta velocidad, experimenta esta fuerza
5. Comparación entre la fuerza eléctrica y magnética
  1. Fuerza Eléctrica
    1. Actúa sobre una partícula cargada independiente que esté en reposo
    2. Surge la existencia de una carga generadora Q
    3. Siempre es paralela a la dirección del campo
  2. Fuerza Magnética
    1. Es perpendicular al plano donde se orienta el campo magnético
    2. Actúa sobre una partícula en movimiento
    3. Se produce por dipolos magnéticos
6. Posee como constante
  1. Constante de permeabilidad del vacío
7. Su ley es
  1. La ley de la Fuerza de Lorenzt
    1. Ocurre cuando una carga se encuentra en un campo eléctrico y magnético a su vez
      1. Por lo que experimenta una fuerza total
        Llamada fuerza de Lorenzt
8. Unidades
  1. Para B
    1. 1. Se puede utilizar dos unidades distintas
        Una tesla
        Se define como el campo magnético que ejerce la fuerza 1Nw sobre la carga de un coul
        Que se mueve dentro de él con una velocidad de 1m/s
        web/m2
        Equivale a la división entre 1 Nw y la la multiplicación de 1 coul por m/s
        Por lo que ambas unidades llegan a ser equivalentes
        Permitiendo la utilización de dos unidades distintas con respecto al campo magnético
  2. Para F
    1. Nw
  3. Para V
    1. m/s
9. Evidencias de existencia
  1. El Campo Magnético de la Tierra
    1. Se extiende desde el núcleo de la Tierra
      1. Hasta el límite en el que se encuentra el viento solar
        Este fenómeno sucede diariamente, sin que muchos de nosotros nos demos cuenta
        Y es sumamente importante ya que nos protege de la radiación cósmica
        Y permite el desarrollo de la vida en el planeta
  2. Una brújula
    1. El movimiento de sus agujas se basa en los principios magnéticos de los polos
      1. Y en los eléctricos por la interacción del mecanismo y fricción que genera
        la fuerza magnética generada a cada aguja permite su movimiento hacia el polo correspondiente de la Tierra
Magnetismo
1. Es el poder de generar fuerzas de repulsión o de atracción sobre otros elementos
  1. Propio de imanes
  2. También se observa mediante corrientes eléctricas
    1. En materiales como hierro o cobalto
2. Este fenómeno era conocido en la Antigua Grecia
  1. En la ciudad de Magnesia del Meandro
    1. De allí el término 'magnetismo'
  2. Estudiado por filósofos
    1. Como Tales de Mileto
  3. Luego se conoció en China
    1. Gracias al científico Shen Kua
      1. Escribe sobre la brújula de aguja magnética
        Para el siglo XII los chinos mejoran sus técnicas de navegación
        Gracias a la brújula
        En el siglo XIII
        Peter Peregrinus de Maricourt
        Realizó experimentos sobre magnetismo
        Escribió el primer tratado existente sobre propiedades de imanes
        Fueron utilizados por William Gilbert
        Senta las bases del magnetismo
        Consigna características y tipologías de los imanes
        A través de experimentos cuidadosamente descritos
        Es expandido por Hans Christian Orsted
        Descubre que no se limita sólo a los imanes
        Tenía un vínculo con la corriente eléctrica
        Permite inaugurar el campo del electromagnetismo
        Gracias a diversos científicos
        André-Marie Ampère
        Carl Friedrich Gauss
        Michael Faraday
        James Clerk Maxwell
        Detecta el movimiento de una aguja magnética
        Cuando cerca de ella pasaba un conductor con una corriente eléctrica
        Describe el "Efecto Oersted"
        A través de un experimento
        Colocó una aguja imantada próxima a un conductor con una corriente eléctrica
        La aguja se desvió, evidenciando un campo
        Crea un circuito con un generador, y cables uniendo ambos polos
        Ejerce su acción sobre una brújula si esta se acerca
        Queda orientada
        Perpendicular al hilo
        Paralela al campo magnético
        Relacionando electricidad con magnetismo
        No posee expresión matemática o ley
        Porque es una unidad
        Sin equivalencia exacta en el Sistema Internacional
        Puede ser expresado en amperios por metro
        Se puede apreciar en la naturaleza
        Viento Solar
        Partículas solares cargadas
        Generan un campo electromagnético
        Campo magnético terrestre
        Flujo de partículas energéticas cargadas
        Se extiende desde el núcleo hasta los vientos solares
        Desvía las partículas solares
        Protege a la Tierra
        Aurora boreal
        Es una luminiscencia en el cielo nocturno
        Consecuencia de partículas solares chocando contra el campo magnético terrestre
Ley de Ampere
1. Determina que la circulación del campo magnético
  1. Equivale a la suma algebraica de las intensidades
    1. De las corrientes que atraviesan la superficie delimitada por una línea cerrada
      1. Multiplicada por la permitividad del medio
        En el caso del vacío
        Se debe tomar en cuenta
        A la constante de permeabilidad del vacío
        Para conocer el sentido del campo y la intensidad
        Se utiliza la regla de la mano derecha
        El pulgar señala la intensidad de la corriente
        Los otros dedos determinan el flujo del campo
      2. Esto genera ciertas implicaciones
        Permite calcular el campo magnético generado por corrientes eléctricas
        Bajo ciertas condiciones
        En una línea cerrada adecuada
        Debido a que el campo magnético a lo largo de una línea cerrada no es nulo
        Los campos magnéticos no son conservativos
        No existe un potencial escalar magnético
Ley de Biot-Savart
1. Establece que un elemento de corriente genera un campo magnético
  1. Este elemento es la intensidad
    1. Que fluye por una porción tangente al hilo conductor
      1. Cuyo sentido es el de la corriente eléctrica
        En el caso del vacío
        Se debe considerar
        A la constante de permeabilidad del vacío
        Enuncia que el campo magnético
        Producido por una corriente circular
        Es directamente proporcional
        A la intensidad
        Al cuadrado del radio del conductor
        Es inversamente proporcional
        Al cubo de la distancia entre un punto del conductor y el punto donde se quiere medir el campo
        Pueden ser
        Espiras
        Multiplicadores
        Es un conjunto de espiras del mismo diámetro
        Solenoides
        Es un alambre enrrollado en hélice
        Por el cual circula una corriente eléctrica
        Esto implica lo siguiente
        Permite calcular la divergencia del campo magnético
        Es la diferencia entre el flujo saliente y el flujo entrante
        Sobre una superficie
        Permite determinar el rotacional del campo magnético
        Muestra la tendencia del campo vectorial
        A inducir rotación alrededor de un punto
        Su sentido puede ser determinado
        Utilizando la regla de la mano derecha
        El pulgar determina el sentido del campo magnético
        Los otros dedos siguen el flujo de la intensidad
Aplicaciones
1. Ley de Biot-Savart
  1. En aerodinámica, permite calcular la velocidad inducida por las líneas de vórtice
    1. Los filamentos de vorticidad y la corriente se invierten
      1. En comparación con la aplicación magnética
  2. Permite la construcción de bobinas de Helmholtz
    1. Genera un campo relativamente uniforme
      1. En una pequeña región del espacio
        Hace posible calcular el campo magnético en el eje de las bobinas
        A través de superposición de las contribuciones de cada bobina, adaptando la posición y las dimensiones que las mismas posean
2. Ley de Ampere
  1. Permitió la creación de la pinza amperimétrica
    1. Mide intensidades de corriente de un circuito sin necesidad de desconectarlo
      1. La sonda rodea al conductor
        Mide el campo magnético que genera el paso de la corriente para determinar la intensidad

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