MAGNETISMO

MAGNETISMO

1. CLASIFICACION DE MATERIALES

   • PARAMAGNETICOS
     • Los materiales paramagnéticos se caracterizan por átomos con un momento magnético neto, que tienden a alinearse paralelo a un campo aplicado. Las características esenciales del paramagnetismo son: Los materiales paramagnéticos se magnetizan débilmente en el mismo sentido que el campo magnético aplicado. Resulta así que aparece una fuerza de atracción sobre el cuerpo respecto del campo aplicado.
       • Propiedades de los materiales ferromagnéticos. Aparece una gran inducción magnética al aplicarle un campo magnético. Permiten concentrar con facilidad líneas de campo magnético, acumulando densidad de flujo magnético elevado. Se utilizan estos materiales para delimitar y dirigir a los campos magnéticos en trayectorias bien definidas. Permite que las maquinas eléctricas tengan volúmenes razonables y costos menos excesivos.
         • plásticos. algodón. madera. roca de silicato. hule.
   • FERROMAGNETICOS
     • Características de los materiales ferromagnéticos Pueden imanarse mucho más fácilmente que los demás materiales. Esta característica viene indicada por una gran permeabilidad relativa m /m r. Tienen una inducción magnética intrínseca máxima muy elevada. Se imanan con una facilidad muy diferente según sea el valor del campo magnético. Este atributo lleva una relación no lineal entre los módulos de inducción magnética(B) y campo magnético. Un aumento del campo magnético les origina una variación de flujo diferente de la variación que originaría una disminución igual de campo magnético. Este atributo indica que las relaciones que expresan la inducción magnética y la permeabilidad (m ) como funciones del campo magnético, no son lineales ni uniformes. Conservan la imanación cuando se suprime el campo. Tienden a oponerse a la inversión del sentido de la imanación una vez imanados.
       • Propiedades de los materiales ferromagnéticos. Aparece una gran inducción magnética al aplicarle un campo magnético. Permiten concentrar con facilidad líneas de campo magnético, acumulando densidad de flujo magnético elevado. Se utilizan estos materiales para delimitar y dirigir a los campos magnéticos en trayectorias bien definidas. Permite que las maquinas eléctricas tengan volúmenes razonables y costos menos excesivos
         • Hierro Cobalto y Níquel y aleaciones de estos con otras sustancias (por ejemplo el acero)
   • DIAMAGNETICOS
     • Los materiales diamagnéticos se magnetizan débilmente en el sentido opuesto al del campo magnético aplicado. Resulta así que aparece una fuerza de repulsión sobre el cuerpo respecto del campo aplicado. La susceptibilidad magnética es negativa y pequeña y la permeabilidad relativa es entonces ligeramente menor que 1. La intensidad de la respuesta es muy pequeña. Se puede modelar en forma sencilla el comportamiento diamagnético mediante la aplicación de la ley de Lenz al movimiento orbital de los electrones .El diamagnetismo fue descubierto por Faraday en 1846.
       • El diamagnetismo es un efecto universal porque se basa en la interacción entre el campo aplicado y los electrones móviles del material. El diamagnetismo queda habitualmente enmascarado por el paramagnetismo, salvo en elementos formados por átomos o iones que se disponen en “capas” electrónicas cerradas, ya que en estos casos la contribución paramagnética se anula.
         • Los materiales diamagnéticos más comunes son: bismuto metálico, hidrógeno, helio y los demás gases nobles, cloruro de sodio, cobre, oro, silicio, germanio, grafito, bronce y azufre. Nótese que no todos los citados tienen número par de electrones.

2. Antecedentes

   • Los fenómenos magnéticos son conocidos desde épocas remotas cuando los griegos observaban que ciertas piedras atraían el hierro y que los trocitos de hierro atraídos, atraían a su vez a otros. El primer filósofo que estudió el fenómeno del magnetismo fue el griego Tales de Mileto [625 - 545 a. C.].Luego se sabe que los chinos dieron ciertos avances en el estudio del magnetismo como lo fue el científico Shen Kua (1031-1095) que escribió sobre la brújula de aguja magnética y mejoró la precisión en la navegación. A finales del siglo XVIII y principios del XIX comenzaron, curiosamente, la invertigación simultánea de las teorías de electricidad y magnetismo. Con lo que destacamos a científicos como Hans Oersted (1777 - 1851), quien describió cierta relación entre la electricidad y el magnetismo.
     • También está el francés André Marie Ampére (1775 - 1836) seguido por el físico francés Dominique François (1786 - 1853) quienes profundizarán en dicho campo. El científico británico Michael Faraday (1791 - 1867) descubrió importantes hallazgos sobre el movimiento de un imán que se encuentra cercano a una corriente eléctrica.Quién finalmente unió exitosamente ambas teorías fue el físico británico James Maxwell (1831 - 1879), que predijo la existencia de ondas electromagnéticas e identificó la luz como un fenómeno electromagnético. Información que fue útil, además para Albert Einstein (1879 - 1955), en su famosa teoría de la relatividad espacial.
   • IMANES
     • Naturales
       • Tienen la propiedad de atraer todas las sustancias magneticas. Su caracteriztica de atrer hierros es natural & no es influida por los seres humanos. Estan compuestos por el oxido de hierro son aquellos que se encuentran en la Tierra y que atraen al hierro. Denominados magnetita , hoy sabemos que es hierro cristalino Fe3O4. Pero también la Tierra es un imán natural.
     • Artificiales
       • Son las sustancias magneticas que al fortarlas con la magnetita, se conierten en imanes & conservan durante mucho tiempo su propiedad de atracciòn Son cuerpos que han sido imanados en forma artificial. El hierro y el acero pueden ser magnetizados. El acero se magnetiza permanentemente, como comprobaste con la aguja; lo mismo sucede con las tijeras: si la dejas en contacto con el imán durante un rato, se magnetizarán.
         • Permanentes
           • con este término se alude a aquellos imanes constituidos por acero, los cuales conservan la propiedad magnética por un tiempo perdurable.
         • Temporales
           • Los imanes temporales están conformados por hierro dulce y se caracterizan por poseer una atracción magnética de corta duración.
     • Es un cuerpo o dispositivo con un campo magnetico (que atrae o repele otro iman) significativo, de forma que tiende a juntarse con otros imanes (por ejemplo, con un campo magnetico terrestre)

3. CAMPO MAGNETICO

   • Se trata de un campo que ejerce fuerzas (denominadas magnéticas) sobre los materiales. Al igual que el campo eléctrico también es un campo vectorial, pero que no produce ningún efecto sobre cargas en reposo (como sí lo hace el campo eléctrico en dónde las acelera a través de la fuerza eléctrica). Sin embargo el campo magnético tiene influencia sobre cargas eléctricas en movimiento.Esta fuerza no modifica el módulo de la velocidad pero sí la trayectoria (ver fuerza magnética). Sobre un conductor por el cual circula electricidad y que se encuentra en un campo también aparece una fuerza magnética.
   • LINEAS DE FUERZA
     • Las líneas de flujo magnético van del polo norte al sur por la parte externa, retornando del sur al norte por la parte interna del imán o de la bobina. En el dibujo la representación es en un plano, la líneas de fuerza rodean todo el volumen del imán, de una forma simétrica, La mayor o menor intensidad de un campo magnético, lo representaremos con una mayor o menor densidad de líneas de fuerza. Cuanto más nos alejemos del imán, las líneas estarán más espaciadas, existirá una menor intensidad del campo magnético.

4. LEY DE COULOMB DE LOS POLOS MAGNETICOS

   • Enunciado
     • Efectos de los dos imanes entre sí son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre ellos y directamente proporcional a fortalezas de cada polo magnético del imán. Estas fuerzas son iguales en magnitud y opuesta en dirección.
   • Formula

5. MAGNETISMO TERRESTRE

   • El fenómeno del magnetismo terrestre se debe a que toda la Tierra se comporta como un gigantesco imán. Aunque no fue hasta 1600 que se señaló esta similitud, los efectos del magnetismo terrestre se habían utilizado mucho antes en las brújulas primitivas. El nombre dado a los polos de un imán (Norte y Sur) se debe a esta similitud. Un hecho a destacar es que los polos magnéticos de la Tierra no coinciden con los polos geográficos de su eje. Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran ligeros cambios de un año para otro, e incluso existe una pequeñísima variación diurna solo detectable con instrumentos especiales.
     • DECLINACION MAGNETICA
       • La diferencia angular entre el Norte magnético y el Norte geográfico, se denomina declinación. La declinación es Este cuando el norte magnético está al este del norte geográfico, y es Oeste cuando el norte magnético está al oeste del norte geográfico. En España la declinación es Oeste. La declinación varía de un lugar a otro.
     • INCLINACION MAGNETICA
       • Dependiendo de la zona magnética del planeta en la que nos encontremos la aguja de nuestra brújula puede llegar a inclinarse sobre una superficie totalmente nivelada, hasta llegar a tocar el cristal protector y bloquearse. Este efecto es consecuencia directa de la curvatura de la tierra y de encontrarse en latitudes muy cercanas o alejadas del polo magnético. Así pues, en latitudes cercanas al Polo Norte magnético, la aguja tenderá a bajar, mientras que en latitudes cercanas al polo sur, la aguja tenderá a subir.

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