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Fuerza Magnética

Daniela Maldonado L English

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Fuerza Magnética

Magnetismo
- Fuerza de atracción de imanes
  - Con polos
    - POSITIVO
    - NEGATIVO
      - Al ser iguales estos se repelen y al ser opuestos estos se atraen
- En la ciudad de Magnesia en Turquía
  - Hallaron una piedra
    - Llamada "Piedra Imán"
    - Que atraía al hierro
    - Con la cual
      - TALES DE MILETO
        Explicó los efectos de los polos magnético
        Y gracias a esto el hombre, en el siglo XII, fabricó las brújulas
        Para que luego en el siglo XIII Peter Peregrinos de Maricourt
        Lo explicase formalmente
        y luego fue estudiado por científicos como
        William Gilbert
        Hans Christian Orsted
        Quien descubrió que el magnetismo se relacionaba con la corriente eléctrica.
- Tiene una presencia indudable en fenómenos naturales
  - Aurora Boreal
    - Se produce cuando las partículas cargadas procedentes del Sol chocan con el campo magnético de la Tierra y por el viento solar se dirigen hacia los polos.
      - Estas al alcanzar nuestra atmósfera chocan con las moléculas de oxígeno y nitrógeno, excitando los átomos y haciendo que estos ganen un electrón
  - Campo Magnético Terrestre
    - Es una burbuja de magnetismo giganteque desvía la mayor parte del material solar que se precipita hacia nosotros desde nuestra estrella
      - Es producido por los movimientos de metales líquidos en el núcleo del planetae
  - Levitación por Fuerzas Magnéticas
    - Efecto por el que un cuerpo se halla en suspensión estable en el aire
      - Sin mediar de otro objeto físico en contacto con el primero que sustente al que levita
  - La magnetosfera de la Tierra
    - Esta absorbe la energía que ingresa del viento solar y libera esa energía, mediante explosiones, bajo la forma de tormentas geomagnéticas y subtormentas
      - por ejemplo
        Marte perdió su magnetosfera
        Se cree que el viento solar destruyó la mayor parte de su atmósfera provocando que se convirtiese en un planeta inhóspito y árido
Fuerza y Campo Magnético
- Fuerza Magnética
  - Fuerza que experimenta una carga con una cierta velocidad cuando pasa por un campo magnético
- Campo Magnético
  - Puede estar producido por una carga puntual en movimiento o por un conjunto de cargas en movimiento
    - El hecho de que los polos magnéticos nunca se puedan dar por separado se traduce en que las líneas de campo son siempre cerradas
      - Saliendo del polo Norte y entrando por el polo Sur.
    - Se puede expresar en Tesla como unidad grande y para pequeños campos como el campo magnético de la Tierra
    - Sus fórmulas son
    - Tiene dos leyes
      - Ley Lorentz
        Se da cuando la carga se encuentra en movimiento en un campo eléctrico
      - Ley de los polos de un Imán
        Los imanes tienen siempre dos polos magnéticos diferentes
        NORTE (+)
        Ya que todo imán con libertad de movimiento, se orienta al norte y sus geográfico, debido al campo magnético de la Tierra.
        SUR (-)
      - Ley de Gauss
        Expresa la inexistencia de cargas magnéticas
    - Se aplica la regla de la mano derecha
      - Con la mano derecha abierta, tenemos que el pulgar representa la dirección de la velocidad
        Los otros dedos representan la dirección del campo magnético
        La palma corresponde a la dirección de la fuerza magnética
      - La mano izquierda también se usa para encontrar la dirección de la fuerza magnética
        El pulgar representa la dirección de la fuerza magnética
        El dedo representa el campo magnético
        El dedo medio indica la dirección de la velocidad
    - La unidad de B en el Sistema internacional es el tesla
      - Se usa una unidad más pequeña llamada Gauss
        1 T = 10.000 gauss
      - Equivale a wéber por metro cuadrado (Wb/m²) o a voltio segundo por metro cuadrado (V s/m²)
Efecto Oersted
- En 1820 Hans Christian Oersted
  - Realizó un experimento que demostró la unión entre la corriente eléctrica y campos magnéticos
    - Esto debido a que las corrientes eléctricas generan campos magnéticos.
    - Para esto colocó un hilo conductor de corriente donde pudo mover la aguja imantada de una brújula
      - Y se demostró que la aguja imantada próxima a un conductor por el que circulaba una corriente eléctrica, se desvió evidenciando la presencia de un campo magnético
- No tiene una expresión matemática o ley
  - Su autor no justifico porque pasaba, él simplemente lo descubrió
    - Pero Las leyes que describen matemáticamente las interacciones magnéticas fueron desarrolladas por André Marie Ampère demuestran
      - El valor del campo magnético creado por un hilo por el que circula una corriente de intensidad en un punto situado a una distancia r, viene dado por la ley de Biot-Savart
Ley de Ampere
- Creada por André Marie Ampere en 1826
  - Esta permite calcular campos magnéticos a partir de las corrientes eléctricas
- Su fórmula es
  - - En donde
      - I: Intensidad de la corriente
      - d: Distancia entre conductores o distancia al punto en el que se quiere calcular el campo.
      - ??: Constante de permeabilidad del vacío
- Utiliza la regla de la mano derecha
  - La cual plantea
    - Pulgar hacia el sentido de la intensidad, dedos restantes indican el sentido del campo magnético
- Con esta se demostró que
  - Dos conductores paralelos por los que circula una corriente en el mismo sentido, se atraen, mientras que si los sentidos de la corriente son opuestos, se repelen
    - Al atraerse
    - Al repelerse
Ley de Biot- Savart
- Ley matemática por los físicos Jean-Baptiste Biot y Félix Savart creada en 1820
  - Esta permite calcular el valor del campo magnético en algún punto del espacio, en función de la corriente que dicho campo produce.
- Sus fórmula es
  - - Esta varía al ser un
      - SOLENOIDE
      - MULTIPLICADOR
      - En donde
        I = Intensidad de la corriente.
        R = Radio del conductor.
        r = Distancia entre un punto del conector y el punto en donde se quiere medir el campo.
        N = Número de espiras.
        L = Longitud del solenoide.
        ??: Constante de permeabilidad del vacío
- Utiliza la regla de la mano derecha
Aplicaciones en el campo de la Ingeniería y la Física
- Timbres
  - Los solenoides, las leyes de oersted y electromagnetismo hacen posible el sonido de qué emiten estos dispositivos
    - Ya que al tener contacto gracias a la intensidad de corriente y el campo magnético que se genera, se logra reproducir ese sonido característico.
- Aires acondicionados
  - Los solenoides y las leyes de oersted y electromagnetismo hacen posible el flujo de aire y el movimiento del mismo.
- Cables y tendidos eléctricos
  - Con la ley de Ampere, se calculan las intensidades que se necesitan para construir circuitos eléctricos
    - De esta forma se determina el diámetro de los cables a utilizar
- Magnetohidrodinámica
  - Mediante los cálculos de campos magnéticos permite la generación de energía porque permite desviar las cargas positivas y negativas
    - Posteriormente son recolectadas por unas placas que nos ofrecen un voltaje DC
      - Actualmente se sigue estudiando como una posible alternativa para producir energía.
        Mitsubishi logró utilizar esa energía en 2006 para propulsionar el Yamato 1, el primero bote qué logró movilizarse usando el magnetismo y agua salada.
- Espectrómetro de Masas
  - Usa la fuerza centrípeta que proporciona una carga cuando entra perpendicularmente a un campo magnético para la datación por Carbono y otros procesos de datación radioactiva
    - Una serie de satélites y naves espaciales, llevan espectrómetros de masas para la identificación de pequeñas cantidades de partículas interceptadas en el espacio
- Robótica
  - Con la ley de Biot Savart, se puede calcular las intensidades que usarán los solenoides para funciones en maquinarias de embalaje o en la industria automotriz
    - En esta industria se utiliza para que cuando presionemos el control del carro podamos abrir o cerrar las puertas.
- Ciclotrón
  - Acelerador de partículas que usa la fuerza magnética para guiar una carga con M C Y
    - Hoy en día se usa para investigar sobre fuerza nuclear y darle una explicación a leyes de la física se especulan mediante el LHC.