EFECTOS DE CAMPO MAGNETICO

MAGNETISMO

Los primeros fenmenos magnticos se descubrieron en le siglo , en una regin de Asia menor conocida como magnesia

donde encontraron algunas rocas que se atraan entre si a esas

rocas se les llamo imanes

QU RELACIN EXISTE ENTRE LA ELECTRICIDAD Y EL MAGNETISMO?

Hasta 1820, el nico magnetismo conocido era el del hierro y el de la calamita.

Descubierto accidentalmente por un profesor llamado Hans Christian Oersted.

Oersted con esto descubri que una corriente

elctrica poda producir efectos magnticos

CAMPOS MAGNETICOS

Son las regiones rodeadas por un espacio en el cual se manifiesta sus efectos magnticos

Para representar un campo magntico perpendicular al plano de las pginas, utilizaremos la siguiente convencin:

Campo entra al plano Campo sale del plano

X

MATERIALES PARAMAGNETICOS.

MATERIAL Paramagntico

Alumbre de amonio y hierro Uranio Platino Aluminio Sodio Gas oxgeno

PARAMAGNETISMO

Se da cuando la mayora de los tomos orbitales de espin de los electrones se cancelan.

La unidad del volumen V en el material se le llama MAGNETIZACION y se representa con M=Mtotal

V

LA INTENSIDAD DE CAMPO ELCTRICO ES PROPORCIONAL A LA DENSIDAD DE LAS

LNEAS ELCTRICAS.

La constante de proporcionalidad que determina el nmero de lneas dibujadas, es la permisividad del medio a travs del cual pasan las lneas. Se puede realizar una descripcin anloga de un campo magntico considerando al flujo magntico que pasa a travs de una unidad de rea perpendicular A1 A esta razn B se le llama densidad de flujo magntica

La en una regin de un campo magntico es el nmero de lneas de flujo que pasan a travs de una unidad de rea

perpendicular en esa regin.

LA PERMEABILIDAD DEL ESPACIO LIBRE (VACO) SE DENOTA POR M0 Y TIENE LA SIGUIENTE

MAGNITUD EN UNIDADES DEL SI:

CAMPO MAGNETICO Y CORRIENTE ELECTRICA

CAMPO MAGNTICO GENERADO POR UNA CORRIENTE ELCTRICA

r

iB

2

0

FUERZA SOBRE UNA CARGA EN

MOVIMIENTO

Observando la fuerza magntica ejercida sobre una carga que pasa a travs del campo.

FUERZA MAGNTICA QUE ACTUA SOBRE UNA CARGA ELCTRICA

F = q v X B

La direccin de la fuerza es perpendicular al plano formado por

el conductor y las lneas de fuerza magnticas y su sentido se

puede determinar utilizando la regla de la mano izquierda.

La magnitud de la fuerza magntica vara de acuerdo con el ngulo que la carga en

movimiento forma con la direccin del

campo magntico.

Las observaciones anteriores se resumen por la proporcionalidad

Un campo magntico que tenga una densidad de flujo equivalente a un tesla (un weber por metro cuadrado),

ejercer una fuerza igual a un newton sobre uno carga de un

coulomb que se mueva en forma perpendicular al campo,

con una velocidad de un metro por segundo.

ESTAS RELACIONES ENTRE UNIDADES SON TILES PARA RESOLVER PROBLEMAS QUE

INCLUYAN FUERZAS MAGNTICAS.

FUERZA SOBRE UN CONDUCTOR POR EL QUE CIRCULA UNA CORRIENTE.

CAMPO MAGNETICO DE UN CONDUCTOR LARGO Y RECTO.

campo magntico que rodea a un conductorrecto por el cual circula una corriente.

GENERACION DE CORRIENTE ELECTRICA SIN BATERIAS

En 1831 el fsico ingles Michael Faraday realiza el siguiente experimento:

LEY DE LENZ En el ao 1834, el fsico alemn Heinrich Fiedrich Lenz formula

una ley que predice el sentido de la corriente inducida en una

espira conductora cuando se produce una variacin de flujo

magntico externo a ella

EL SOLOIDE

Un solenoide consiste de muchas vueltas de alambre, enrolladas en forma helicoildal.El campo magntico producido es similar a la de un imn en forma de barra La induccin de induccin magntica en el interior de un solenoide se expresa mediante:

B=Nl

L

Donde: N=numero de espiras

I=corriente, A.

L= longitud de un solenoide, n

Ejemplo:Un solenoide se construye devanando 400 vueltas de alambre en un ncleo de hierro

de 20cm. La permeabilidad relativa de hierro es de 13,000. Qu corriente se requiere para producir una induccin magntica de 0.5T en el centro del solenoide?

Solucin:

La permeabilidad del ncleo es:

=r0 = (13,000) (4*10-7 T m/A)

=1.63 * 10-7 T m/A

Despejando I de la ecuacin B=Nl y sustituyendo los valores conocidos obtenemos: L

= BL = (0.5 T) (0.2m)

N (1.63 * 10-2 T m/A) (400espiras)

= 0.015 A

El dimetro de un solenoide no es un factor significativo en este clculo,siempre que sea relativamente pequeo en relacin con su longitud L.

Un tipo particular de solenoide, llamado Toroide, se emplea a menudo para estudiar efectos magnticos. El toroide consta de una bobina de alambre en forma de una rosca, devanado en forma muy compacta.

EL EFECTO HALL

Ejemplo Unas tira de cobre de 1.8cm de ancho y 1.0mm de grosor se

coloca en un campo magneticote 1.2T.Cuando una corriente estable de 15 A pasa por la tira, la Fem. De hall se mide en 1.02 determin la velocidad de arrastre de los electrones y la densidad (numero por unidad de volumen) de los electrones libres (de conduccin) en el cobre

Solucin La velocidad de arrastre es:

d= H = 1.02 * 10-6 v = 4.7 *10-5 m/s

BL (1.2T) (1.8 * 10-2 m)

La densidad de los portadores de carga n se obtienen con la ecuacin l=nedA, en la que A es le rea de la seccin transversal a travs de la cual fluye la corriente l.Entonces,

N= l

nedA

= 15 A

(1.6 * 10-19) (4.7 * 10-5 m/s) (1.8 * 10-2 m) (1.0 *10-3 m)

= 11 * 1028 m-3

Este valor de la densidad de electrones libres en el cobre, n=11 * 1028 por m3

Corresponde al valor medio experimental. Representa ms de un electrn libre por tomo.

LEY DE AMPERE

El descubrimiento de Oersted en 1819 respecto al desvi de la aguja de las brjulas demuestra que un conductor

que lleva una corriente produce un campo magnticos

colocan muchas agujas de brjulas en un plano horizontal

cercano a aun alambre vertical

LEY DE GAUSS

Esta propiedad se basa en el hecho de que las lneas de campo electrnico se originan y terminan

en cargas elctricas.

La ley de Gauss en el magnetismo establece que

El flujo magntico neto a travs de cualquier

superficie cerrada es siempre igual a cero

B.dA=0