INSTITUTO TECNOLOGICO DE MATAMOROS

ING. ELECTRONICA

TRABAJO

Investigacion

NOMBRE DE LA MATERIA

Electro-Magnetismo

NOMBRE DE LA PROFESORA

Osorio Cedillo Blanca Estela

NOMBRE DEL ALUMNO

Torres Ramos Luis Angel 12260106

H. Matamoros. Tamaulipas 27 De Mayo Del 2014

Fuerza magnética

Fuerza es una palabra derivada del vocablo latino fortuna que refiere a la robustez y el vigor para provocar movimiento en un objeto o en un ser que tenga peso o que provoque algún grado de resistencia; el vigor para soportar un empuje o un peso; el estado más poderoso de algo; la acción que puede modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo; la condición natural de las cosas; o el acto de obligar a un sujeto a que realice una determinada acción.

En el caso del término magnético, tenemos que exponer que el origen etimológico del mismo se encuentra en el griego y más concretamente en el vocablo magnéticos que puede definirse como “relativo al imán”. Y es que el mismo está compuesto a partir de la suma de la palabra magnes, que es sinónimo de “imán”, y del sufijo –ico que equivale a “relativo a”.

Fuerza magnética Magnético, por su parte, es aquello que pertenece o que guarda relación con el magnetismo o que posee las propiedades de un imán. El magnetismo es la fuerza de atracción que un imán ejerce sobre el hierro o el acero, mientras que un imán es un mineral que reúne dos óxidos de hierro y que posee estas capacidades magnéticas.

La definición de fuerza magnética refiere, por lo tanto, a la dimensión de las fuerzas electromagnéticas relacionada a cómo se distribuyen las cargas que se mantienen en movimiento. Estas fuerzas surgen cuando se mueven partículas cargadas, tal como ocurre con los electrones. En el caso de los imanes, el movimiento produce líneas de campo magnético que salen y vuelven a entrar al cuerpo, generando el magnetismo.

La fuerza magnética se dirige de un polo hacia otro. Cada polo es un punto donde convergen las líneas de la fuerza magnética. Por lo tanto, cuando dos imanes se acercan, esta fuerza genera una atracción entre ambos siempre que los polos sean opuestos. En cambio, si los polos tienen la misma polaridad, la fuerza del magnetismo hará que estos imanes se rechacen entre sí.

Así, sintetizando y dejando patente lo expuesto, a la hora de hablar de fuerza magnética tenemos que dejar claro que existen dos tipos claramente diferenciados. Así, en primer lugar, está lo que se conoce como fuerza magnética sobre un conductor y en segundo lugar nos encontramos con la fuerza magnética entre imanes.

En el primer tipo citado asimismo nos topamos con la existencia de dos variantes dentro de la misma y esta diferenciación se basa en la forma rectilínea o no del conductor, que es aquel alambre o hilo por el que circula la corriente eléctrica.

Un ejemplo de fuerza magnética se halla en la brújula, cuya aguja imantada siempre señala el norte magnético.

Todo lo expuesto además nos lleva a dejar patente la existencia de diversos trabajos, conceptos y estudios como la conocida Ley de la Fuerza de Lorentz. Esta viene a definirse como aquella fuerza que es ejercida por un campo electromagnético que a su vez recibe una corriente de tipo eléctrico o una partícula cargada.

Una fuerza la citada que tiene diversas variantes tales como la clásica o las alternativas, dentro de las cuales a su vez nos encontramos con la llamada fuerza tensorial y con la integral.

Campo magnético

Una barra imantada o un cable que transporta corriente pueden influir en otros materiales magnéticos sin tocarlos físicamente porque los objetos magnéticos producen un ‘campo magnético’. Los campos magnéticos suelen representarse mediante ‘líneas de campo magnético’ o ‘líneas de fuerza’. En cualquier punto, la dirección del campo magnético es igual a la dirección de las líneas de fuerza, y la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio entre las líneas.

En el caso de una barra imantada, las líneas de fuerza salen de un extremo y se curvan para llegar al otro extremo; estas líneas pueden considerarse como bucles cerrados, con una parte del bucle dentro del imán y otra fuera. En los extremos del imán, donde las líneas de fuerza están más próximas, el campo magnético es más intenso; en los lados del imán, donde las líneas de fuerza están más separadas, el campo magnético es más débil. Según su forma y su fuerza magnética, los distintos tipos de imán producen diferentes esquemas de líneas de fuerza.

La estructura de las líneas de fuerza creadas por un imán o por cualquier objeto que genere un campo magnético puede visualizarse utilizando una brújula o limaduras de hierro. Los imanes tienden a orientarse siguiendo las líneas de campo magnético. Por tanto, una brújula, que es un pequeño imán que puede rotar libremente, se orientará en la dirección de las líneas. Marcando la dirección que señala la brújula al colocarla en diferentes puntos alrededor de la fuente del campo magnético, puede deducirse el esquema de líneas de fuerza.

Igualmente, si se agitan limaduras de hierro sobre una hoja de papel o un plástico por encima de un objeto que crea un campo magnético, las limaduras se orientan siguiendo las líneas de fuerza y permiten así visualizar su estructura.

Los campos magnéticos influyen sobre los materiales magnéticos y sobre las partículas cargadas en movimiento. En términos generales, cuando una partícula cargada se desplaza a través de un campo magnético, experimenta una fuerza que forma ángulos rectos con la velocidad de la partícula y con la dirección del campo. Como la fuerza siempre es perpendicular a la velocidad, las partículas se mueven en trayectorias curvas. Los campos magnéticos se emplean para controlar las trayectorias de partículas cargadas en dispositivos como los aceleradores de partículas o los espectrógrafos de masas.

Regle de la mano derecha

La regla de la mano derecha o del sacacorchos es un método para determinar direcciones vectoriales, y tiene como base los planos cartesianos. Se emplea prácticamente en dos maneras; para direcciones y movimientos vectoriales lineales, y para movimientos y direcciones rotacionales.

Así, cuando se hace girar un sacacorchos o un tornillo "hacia la derecha" (en el sentido de la agujas de un reloj) el sacacorchos o el tornillo "avanza", y viceversa, cuando se hace girar un sacacorchos o un tornillo "hacia la izquierda" (contrario a las agujas del reloj), el sacacorchos o el tornillo "retroceden".

Dirección para un producto vectorial

La aplicación más común es para determinar la dirección de un vector resultado de un producto vectorial, así:

A x b= c

La dirección del vector "c" estaría definida por la dirección del pulgar, cerrando los demás dedos en torno al vector "a" primero y siguiendo con el vector "b". Un caso específico en que tiene gran importancia la aplicación de esta forma vectorial de la Ley de la mano derecha es en la determinación de la fuerza electromotriz (FEM) inducida en un conductor que se mueve dentro de un campo magnético en esta aplicación el pulgar representa el movimiento del conductor eléctrico dentro del campo magnético, cortando las líneas de fuerza, el índice representa la dirección de las líneas de fuerza del campo magnético de Norte a Sur y el dedo del medio representa la dirección de la FEM inducida.

Aplicaciones

Muchas máquinas y procesos industriales observan este orden para ejes, vectores y movimientos axiales, incluyendo la robótica, pues sus 12 movimientos fundamentales se adhieren a esta regla.

Se la utiliza en general en todas las definiciones y descripciones basadas en un producto vectorial. Por ejemplo:

El producto vectorial. Sea el Cuándo el sacacorchos gira de hacia (llevando la punta de A hacia la punta de B, por la rotación menor que media vuelta radianes), el sacacorchos avanza (o retrocede) en la dirección.

Momento de fuerzas o torque. El vector asociado a la velocidad angular. Cuando el sacacorchos gira como el

objeto, la dirección de avance del sacacorchos indica la dirección del vector asociado a la velocidad angular.

El vector asociado al momento angular. Dirección del campo magnético producido por una corriente. Cuando el

sacacorchos avanza en la dirección de la corriente, él gira en la dirección del campo magnético.

Dirección de la corriente que produce un campo magnético. Fuerza ejercida por un campo magnético sobre una carga eléctrica en

movimiento.

Fuerza ejercida por un campo magnético sobre un conductor que conduce una corriente. La fuerza tiene la dirección del avance del sacacorchos cuando se éste gira en el sentido de la corriente hacia el campo magnético.

Para definir la orientación de los ejes de un triedro rectángulo. Cuando el sacacorchos gira del eje x positivo al eje y positivo, él avanza en la dirección del eje z positivo.

Ley de ampere

Esta ley analiza la relación entre magnetismo y corriente. Siempre hay una relación directa entre el campo magnético y corriente eléctrica, al igual que la magnitud del campo eléctrico en el espacio es directamente proporcional a la carga que lo hace existir. Esta ley intenta analizar la corriente a través de un circuito cerrado y el campo magnético alrededor del bucle.

Ley de Ampere ayuda a determinar el campo magnético que se asocia con una corriente específica o la corriente que provoca un cierto campo magnético. Esto es generalmente posible siempre que no exista un campo eléctrico que cambia con el tiempo.

Esta ley establece que: un bucle determinado y al considerar una dirección determinada de elementos de longitud, el producto de la suma de los elementos de la longitud y el campo magnético dado bajo investigación es igual al producto de la corriente eléctrica en el bucle y la permeabilidad.

Ley de Ampere tiene dos formas; el diferencial y la forma integral.

1. La forma diferencial

Esto es posible por el teorema de Stokes de Kelvin. Debe recordarse que se puede escribir en términos de B o H magnético total actual;

∇xB = µO J

Gratis actual que tenemos

∇x H = Jf

Donde ∇x es un operador de rizo

Esta ecuación sólo es aplicable cuando las corrientes son constantes, lo que implica que no habrá ningún cambio en el campo magnético.

2. La forma integral

Las dos fórmulas son una se muestra a continuación;

∫C B. DI = µo∫∫SJ. dS = µoI

Lo anterior se aplica cuando se considera el caso de la corriente total. Según esta fórmula, existe proporcionalidad entre la línea integral del campo magnético alrededor de una superficie cerrada pero curva C y el total Ienclosed actual, pasando por la superficie S.

∫CH. DI = µo ∫∫SJf. dS = If

Esta fórmula es para la corriente libre. En este caso, la línea de campo magnético integral, alrededor de un circuito cerrado pero la curva c es equivalente a la corriente libre (si) pasa a través de la superficie.

Para las ecuaciones anteriores, cabe señalar que;

∫C - representa línea cerrada integral, dl - un diferencial de la curva, µo – representa un magnético constante, ∫∫S – representa la superficie integral, J – representa la densidad de corriente total, dS – representa un área de vector de elemento infinitesimal.

La ecuación constitutiva (una ley que intenta mostrar la relación entre dos cantidades físicas) se relaciona con B y H, como se muestra a continuación;

B = µH

Hay dos deficiencias de la ley actual de amperios que incluyen la propagación de las ondas electromagnéticas y por ejemplo en el espacio libre y la ecuación de continuidad de la carga eléctrica.

Ley de Biot-Savart

Está muy importante ley entró en existencia después de la colaboración entre dos hombres francés; Biot y Savart. Se centraron tanto en el movimiento actual eléctrica en un conductor que así la ley se compara generalmente con ley de amperaje mayor parte del tiempo. En corrientes constantes, la ley es más aplicable en el cálculo de la inducción magnética B.

Esta ley intenta predecir la magnitud del campo magnético generado por un determinado y constante flujo actual. Además, da una visión de ese campo magnético desarrollado como resultado de una corriente eléctrica no sólo dependen de la magnitud de la corriente, pero también la distancia desde el cable. En estática de magneto, ayuda en la solución de problemas más ya que se trata de campos magnéticos que son constantes y se producen debido a un flujo de corriente constante. A través del conocimiento de la ley de Biot Savart, elevación de juncos de metales en las fábricas, los relés en circuitos y motores eléctricos pueden funcionar fácilmente.

La ley de Biot Savart está dada por la ecuación; dB = µo I ds x r /4π r2

Donde dB es la inducción magnética, yo soy la que fluye el conductor de corriente constante, ds es la longitud del cable y r es el vector unitario en la dirección de movimiento de carga.

Bio Savart Law se aplica en el cálculo de los distintos valores de B en diferentes puntos de circuito bucles o cables rectos.

1. El valor de B en la ejecución de un bucle circular actual

Para un punto dado en el bucle, su valor es dado por la fórmula;

B= μ0 IΦ / 2πs

Donde Ф es la dirección azimutal alrededor del conductor y s es la distancia radial del conductor. Esta ley también puede utilizarse para mostrar la fuerza de atracción entre dos conductores diferentes colocados cerrado uno al otro en paralelo. Suponiendo que la corriente está fluyendo en la misma dirección, entonces la fuerza está dada por la fórmula;

F = µ0 I1 I2 / 2πd

Donde d es la distancia entre los dos cables, I1 e I2 son las corrientes que fluyen a través de los conductores en paralelo. Cuando se desarrolla el viaje actual en la misma dirección, a continuación, una fuerza de atracción pero mientras que fluye en

direcciones opuestas, a continuación, se desarrolla normalmente una fuerza repulsiva.

Como se ha indicado anteriormente, Ley de Biot Savart se relaciona con el campo B la corriente eléctrica que fluye en los conductores y por lo tanto es una ley muy importante aplicada en varios problema de los dos.

Conclusión de:

Regla de la mano derecha

Este es un método para observar las direcciones vectoriales, y tiene como sustento los planos cartesianos. Esta regla se puede emplear prácticamente en dos maneras, una para la dirección y 2 para el movimiento vectoriales lineales.

Ley de ampere

Esta ley nos ayuda para determinar el campo magnético que asocia con una corriente específica o una corriente que desarrolla un cierto campo magnético.

Esta ley establece que en un nucleó y al observar una dirección determinada, el producto de la suma de los elementos de la longitud y el campo magnético dado bajo investigación es igual al producto de la corriente eléctrica en el núcleo y la permeabilidad.

Ley de Bio-Savart

Esta ley relaciona los campos magnéticos con las corrientes que los crean. De una manera similar a como la ley de coulomb relaciona los campos eléctricos con las cargas puntuales que las crean.

La obtención del campo magnético resultante de una distribución de corriente, implica un producto vectorial, y cuando la distancia desde la corriente al punto del campo está variando continuamente.