Universidad de Guayaquil

Facultad de ingeniería industrial

Trabajo de física

Grupo #: Integrantes

Salomón alberto pilataxiGavilanes SantiagoGarcía loor Enrique

Burgos duran

El magnetismoEl magnetismo se define como el fenómeno físico por medio del cual ciertos materiales tienen la capacidad de atraer o repeler a otros materiales, basándose su origen en el movimiento de partículas

cargadas el magnetismo forma parte de la fuerza electromagnética siendo una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza.

Muchos de nosotros hemos experimentado con el magnetismo mediante el uso de imanes, un imán es un material que dispone de una alta capacidad magnética para atraer a materiales ferromagnéticos como el hierro, acero, níquel, etc. Así como de repeler o atraer a otros imanes, el origen de dichas fuerzas de atracción o repulsión magnética reside en la distribución a nivel atómico de los electrones que componen el imán.

Tal y como hemos descrito en la definición de magnetismo su origen físico reside en la existencia de partículas cargadas eléctricamente y en movimiento, por ello los electrones son considerados como pequeños imanes dado a que son partículas cargadas las cuales se mueven u orbitan alrededor del núcleo atómico así como giran sobre su propio eje de simetría (espín). Todos estos movimientos de los

electrones crean pequeñas fuerzas magnéticas las cuales son responsables de la capacidad magnética de un material u otro.

Realmente todos los materiales son magnéticos lo que ocurre es que existen materiales que disponen de una distribución desigual de sus electrones anulándose las distintas fuerzas magnéticas originadas, por otro lado existen materiales que disponen de una gran cantidad de electrones distribuidos en una misma dirección de tal forma que las distintas fuerzas magnéticas orginadas se suman creando un efecto magnético a escala macroscópica.

Por otro lado cuando hacemos circular un flujo de electrones a través de un cable eléctrico, es decir aplicamos una corriente eléctrica, obtenemos magnetismo debido al movimiento de dichos electrones a través del cable, por lo que la electricidad y el magnetismo se encuentran estrechamente ligados siendo considerados a ambos como un único fenómeno físico conocido como electromagnetismo el cual junto con la gravedad, la nuclear débil y la nuclear fuerte componen las 4 fuerzas fundamentales de la naturaleza.

Esta estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo hace que cualquier campo magnético lleve asociado un campo eléctrico y viceversa, el conocimiento de dichos fenómenos han permitido el desarrollo de generadores eléctricos mediante la rotación de imanes

cerca de una bobina así como el desarrollo de los motores eléctricos los cuales mediante la aplicación de corriente eléctrica próxima a un imán producen un movimiento mecánico el cual puede ser aprovechado para mover por ejemplo las ruedas de una motocicleta.

El magnetismo de los imanes

El estudio del comportamiento de los imanes pone de manifiesto la existencia en cualquier imán de dos zonas extremas o polos en donde la acción magnética es más intensa. Los polos magnéticos de un imán no son equivalentes, como lo prueba el hecho de que enfrentando dos imanes idénticos se observen atracciones o repulsiones mutuas según se aproxime el primero al segundo por uno o por otro polo.

Para distinguir los dos polos de un imán recto se les denomina polo norte y polo sur. Esta referencia geográfica está relacionada con el hecho de que la Tierra se comporte como un gran imán. Las experiencias con brújulas indican que los polos del imán terrestre se encuentran próximos a los polos Sur y Norte geográficos respectivamente. Por tal motivo, el polo de la brújula que se orienta aproximadamente hacia el Norte terrestre se denomina polo Norte y el opuesto constituye el polo Sur. Tal distinción entre polos magnéticos se puede extender a cualquier tipo de imanes.

Las experiencias con imanes ponen de manifiesto que polos del mismo tipo (N-N y S-S) se repelen y polos de distinto tipo (N-S y S-N) se atraen. Esta característica del magnetismo de los imanes fue explicada por los antiguos como la consecuencia de una propiedad más general de la naturaleza consistente en lo que ellos llamaron la « atracción de los opuestos ».

Otra propiedad característica del comportamiento de los imanes consiste en la imposibilidad de aislar sus polos magnéticos. Así, si se corta un imán recto en dos mitades se reproducen otros dos imanes con sus respectivos polos norte y sur. Y lo mismo sucederá si se repite el procedimiento nuevamente con cada uno de ellos. No es posible, entonces, obtener un imán con un solo polo magnético semejante

a un cuerpo cargado con electricidad de un solo signo. Dicha experiencia fue efectuada por primera vez por Peregrinus, sabio francés que vivió sobre 1270 y a quien se debe el perfeccionamiento de la brújula, así como una importante aportación al estudio de los imanes.

Historia del magnetismoEl fenómeno del magnetismo era conocido por antiguas civilizaciones como los fenicios, egipcios y persas entre otros, pero fue el filósofo griego Tales de Mileto en ser el primer testimonio escrito sobre este extraño fenómeno al afirmar que las magnetitas tenían alma al poder atraer partículas de hierro.

Pero no fue hasta el año 1600 cuando el médico e investigador William Gilbert publicó su famoso libro "De Magnete" donde se recogía todas sus investigaciones científicas sobre el fenómeno del magnetismo. Willian Gilbert fue el primero en identificar a nuestro planeta Tierra como un gigantesco imán cuyos polos están próximos a los polos geográficos explicando la orientación de las brújulas apuntando al norte, por otro lado describió los fenómenos de imantación sobre otros materiales así como la influencia de la temperatura sobre las capacidades magnéticas.

Posteriormente en el año 1820 el físico y químico danés Han Christian Oersted demostró la relación existente entre la electricidad y el magnetismo cuando al colocar un brújula imantada cerca de un alambre por donde fluía cierta corriente eléctrica observó como la brújula se movió y se colocó perpendicularmente al alambre, Oersted fue el primer científico en acuñar la palabra electromagnetismo.

El gran físico experimentador y científico Michel Faraday

profundizó sobre los experimentos de Oersted descubriendo la inducción electromagnética por medio de la cual desarrolló el primer motor eléctrico de la historia.

En el año 1865 el matemático y físico James Clark Maxwell desarrolló las ecuaciones matemáticas que describían todos los fenómenos descubiertos y descritos anteriormente por Faraday y Oersted, gracias a la ecuaciones de Maxwell la teoría electromagnética revolucionó la física de aquella época al relacionar matemáticamente el magnetismo y la electricidad bajo una misma teoría y al predecir la existencia de ondas electromagnéticas las cuales fueron descubiertas por el físico Heinrich Hertz en 1888 siendo la base del desarrollo del mundo de las telecomunicaciones como la radio, la televisión o el teléfono.

Las fuerzas características de los imanes se denominan fuerzas magnéticas. El desarrollo de la física amplió el tipo de objetos que sufren y ejercen fuerzas magnéticas. Las corrientes eléctricas y, en general, las cargas en movimiento se comportan como imanes, es decir, producen campos magnéticos. Siendo las cargas móviles las últimas en llegar al panorama del magnetismo han permitido, sin embargo, explicar el comportamiento de los imanes, esos primeros objetos magnéticos conocidos desde la antigüedad.

El término magnetismo tiene su origen en el nombre que en la época de los filósofos griegos recibía una región del Asia Menor, entonces denominada Magnesia; en ella abundaba una piedra negra o piedra imán capaz de atraer objetos de hierro y de comunicarles por contacto un poder similar. A pesar de que ya en el siglo VI a. de C. se conocía un cierto número de fenómenos magnéticos, el magnetismo como disciplina no comienza a desarrollarse hasta más de veinte siglos después, cuando la experimentación se convierte en una herramienta esencial para el desarrollo del conocimiento científico. Gilbert (1544-1603), Ampere (1775-1836), Oersted (1777-1851), Faraday (1791-1867) y Maxwell (1831-1879), investigaron sobre las características de los fenómenos magnéticos, aportando una descripción en forma de leyes.

Los fenómenos magnéticos habían permanecido durante mucho tiempo en la historia de la ciencia como independientes de los eléctricos. Pero el avance de la electricidad por un lado y del magnetismo por otro, preparó la síntesis de ambas partes de la física en una sola, el electromagnetismo, que reúne las relaciones mutuas existentes entre los campos magnéticos y las corrientes eléctricas. Maxwell fue el científico que cerró ese sistema de relaciones al elaborar su teoría electromagnética.

CAMPO MAGNÉTICOEl campo magnético es una magnitud vectorial y, por lo tanto, hay que definir su módulo, dirección y sentido.

= campo magnético, inducción magnética o densidad de flujo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de las corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético en cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial. Específicamente, el campo magnético es un vector axial (rotacional o

radial o cilíndrica), como lo son los momentos mecánicos y los campos rotacionales. Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento y el momento magnético En la relatividad especial, campos eléctricos y magnéticos son dos aspectos interrelacionados de un objeto, llamado el tensor electromagnético. Las fuerzas magnéticas dan información sobre la carga que lleva un material a través del efecto Hall. La interacción de los campos magnéticos en dispositivos eléctricos tales como transformadores es estudiada en la disciplina de circuitos magnéticos.entre las definiciones de campo magnético se encuentra la dada por la fuerza de Lorentz. Esto sería el efecto generado por una corriente eléctrica o un imán, sobre una región del espacio en la que una carga eléctrica puntual de valor (q), que se desplaza a una velocidad , experimenta los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad (v) como al campo (B). Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente ecuación.

Donde F es la fuerza magnética, V es la velocidad y B el campo magnético, también llamado inducción magnética y densidad de flujo magnético. (Nótese que tanto F como v y B son magnitudes vectoriales y el producto vectorial tiene como resultante un vector perpendicular tanto a v como a B). El módulo de la fuerza resultante será:

La existencia de un campo magnético se pone de relieve gracias a la propiedad (la cual la podemos localizar en el espacio) de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brújula, que evidencia la existencia del campo magnético terrestre puede ser considerada un magnetómetro.

Observaciones

1º Si el haz de electrones se desvía, existe un campo magnético .

2º Se define como dirección de : "la dirección en que ha de moverse una carga para que el campo magnético no ejerza fuerza sobre ella".

Supongamos que esto ocurre cuando, en la figura, tiene la

dirección del eje OZ, siendo, por tanto, ésta la dirección de .

3º Cuando la velocidad de la carga móvil es perpendicular al campo

magnético, la fuerza que actúa sobre la carga es perpendicular a y

, tal como en la figura.

4º Consideremos que emitimos iones positivos a una velocidad no

perpendicular a .

Se observa que la fuerza que actúa sobre la carga, +q, móvil, es

perpendicular a y , siendo su módulo proporcional al valor de la carga y a .

 

Se define módulo de : "la

constante de proporcionalidad entre F y ", es decir

5º La fuerza ejercida sobre una carga positiva es opuesta a la

ejercida sobre una negativa para valores fijos de y .

Dado que el sentido de es inmedible (es un ente abstracto

inventado), definimos sentido de : "aquél que cumple la relación

HistoriaSi bien algunos materiales magnéticos han sido conocidos desde la antigüedad, como por ejemplo el poder de atracción que la magnetita ejerce sobre el hierro, no fue sino

hasta el siglo XIX cuando la relación entre la electricidad y el magnetismo quedó plasmada, pasando ambos campos de ser diferenciados a formar el cuerpo de lo que se conoce como electromagnetismo.

Antes de 1820, el único magnetismo conocido era el del hierro. Esto cambió con un profesor de ciencias poco conocido de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, Hans Christian Oersted. En 1820 Oersted preparó en su casa una demostración científica a sus amigos y estudiantes. Planeó demostrar el calentamiento de un hilo por una corriente eléctrica y también llevar a cabo demostraciones sobre el magnetismo, para lo cual dispuso de una aguja de brújula montada sobre una peana de madera.

Mientras llevaba a cabo su demostración eléctrica, Oersted notó para su sorpresa que cada vez que se conectaba la corriente eléctrica, se movía la aguja de la brújula. Se calló y finalizó las demostraciones, pero en los meses sucesivos trabajó duro intentando explicarse el nuevo fenómeno. ¡Pero no pudo! La aguja no era ni atraída ni repelida por ella. En vez de eso tendía a quedarse en ángulo recto. Hoy sabemos que esto es una prueba fehaciente de la relación intrínseca entre el campo magnético y el campo eléctrico plasmada en las ecuaciones de Maxwell.

Como ejemplo para ver la naturaleza un poco distinta del campo magnético basta considerar el intento de separar el polo de un imán. Aunque rompamos un imán por la mitad éste "reproduce" sus dos polos. Si ahora volvemos a partir otra vez en dos, nuevamente tendremos cada trozo con dos polos norte y sur diferenciados. En magnetismo no existen los monos polos magnéticos.

LÍNEAS DE CAMPO MAGNÉTICO

Del mismo modo que el campo eléctrico E puede representarse mediante líneas de campo eléctrico, también el campo magnético B puede ser representado mediante líneas de campo magnético. En ambos casos, la dirección del campo viene indicada por la dirección de las líneas de campo, y la magnitud del campo por su densidad. Existen, sin embargo, dos importantes diferencias entre líneas del campo eléctrico y líneas de campo magnético:

1. Las líneas de campo eléctrico poseen la dirección de la fuerza eléctrica sobre la carga positiva, mientras que las líneas de campo magnético son perpendiculares a la fuerza magnética sobre una carga móvil.

2. Las líneas de campo eléctrico comienzan en las cargas positivas y terminan en las cargas negativas; las líneas de campo magnético forman circuitos cerrados. Con los polos magnéticos aislados aparentemente no existen, no hay puntos en el espacio donde las líneas de campo magnético comiencen o terminen.

 Las líneas de campo magnético dentro y fuera de una barra magnética. Las líneas emergerían del polo norte y entrarían en el polo sur, pero carecen de principio y fin. En su lugar forman

circuitos cerrados.

 

 

 En esta segunda figura, vemos las líneas de campo magnético que son exteriores a una barra imanada, visualizadas por limaduras de hierro.

UNIDADES:

Las líneas de campo magnético nunca se intersectan. Cuando una carga en movimiento se encuentra en un campo magnético, dicha partícula experimentara una fuerza. Esta fuerza es perpendicular a las direcciones del campo magnético y de la velocidad. Puesto que la fuerza es una partícula siempre tiene una sola dirección, podemos concluir que las líneas de campo magnético no se pueden cruzar.

Estas líneas que rodean el material forman el campo magnético que contiene y para poder visualizarlo se trazan líneas de campo magnético llamadas líneas de flujo. Estas líneas salen del polo norte de un imán y entran por el polo sur; no tienen principio ni fin; es decir, forman una especie de espiral que pasa por la barra magnetizada.

La intensidad del campo magnético, también conocida como inducción magnética, se representa por la letra B y es una cantidad vectorial con dirección y sentido expresados mediante las líneas de fuerza magnética. La magnitud de campo magnético B en cualquier punto del espacio se expresa mediante la siguiente ecuación:

B Fq0(Vsenθ)

Donde F representa la magnitud de la fuerza magnética que se ejerce sobre una carga q0 , cuya velocidad v forma un ángulo θ con el campo.

La unidad de campo magnético en el Sistema Internacional es el tesla (T) en honor a Nicola Tesla (1856-1943), la cual representa la intensidad que ha de tener un campo magnético para que una cara de 1 C, moviéndose en su interior a una velocidad de 1 m/s perpendicularmente a la dirección del campo, experimente una fuerza magnética de 1 newton, es decir: 1 T= 1N/1 C x 1 m/s.

Dado que la fuerza magnética, en el campo magnético y la velocidad pueden ser considerados como vectores, es necesario reunir en una regla la concerniente a la relación entre sus direcciones y sentidos. Mediante la Regla de la Mano Derecha N° 1”, podemos visualizar la dirección de estos tres componentes, donde el dedo mediano apuntará hacia la dirección del campo magnético, mientras que el dedo índice identificará la dirección de la velocidad, y el pulgar señalará la dirección de la fuerza.

Ejemplo:Determina la magnitud de campo magnético de una carga de 8.3µC, la cual al aplicarle una fuerza de 5.4 x 10-3 N alcanza una velocidad de 7.6 x10 m/s. El ángulo que existe entre la velocidad de la carga y el campo magnético es 52°.

B= Fq (VsenӨ)

=¿

5.4 x10−3 N8.3x 10−6C(7.4 x106m /s)sen52 °

= 5.4 x 10−3N(61.42C .m/ s)sen52 °

=¿

5.4 x 1 0−3N48.39962049C .m /s

=1.1 x1 0−4 T

Espectros magnéticosCuando se espolvorea en una cartulina o en una lámina de vidrio, situadas sobre un imán, limaduras de hierro, éstas se orientan de un modo regular a lo largo de líneas que unen entre sí los dos polos del imán. Lo que sucede es que cada limadura se comporta como una pequeña brújula que se orienta en cada punto como consecuencia de las fuerzas magnéticas que soporta. La imagen que forma este conjunto de limaduras alineadas constituye el espectro magnético del imán.

El espectro magnético de un imán permite no sólo distinguir con claridad los polos magnéticos, sino que además proporciona una representación de la influencia magnética del imán en el espacio que le rodea. Así una pareja de imanes enfrentados por sus polos de igual tipo dará lugar a un espectro magnético diferente al que se obtiene cuando se colocan de modo que sean los polos opuestos los más próximos. Esta imagen física de la influencia de los imanes sobre el espacio que les rodea hace posible una aproximación relativamente directa a la idea de campo magnético.

La intensidad del campo magnéticoComo sucede en otros campos de fuerza, el campo magnético queda definido matemáticamente si se conoce el valor que toma en cada punto una magnitud vectorial que recibe el nombre de intensidad de campo. La intensidad del campo magnético, a veces denominada inducción magnética, se representa por la letra b y es un vector tal que en cada punto coincide en dirección y sentido con los de la línea de fuerza magnética correspondiente. Las brújulas, al alinearse a lo largo de las líneas de fuerza del campo magnético, indican la dirección y el sentido de la intensidad del campo b.

La obtención de una expresión para b se deriva de la observación experimental de lo que le sucede a una carga q en movimiento en presencia de un campo magnético. Si la carga estuviera en reposo no se apreciaría ninguna fuerza mutua; sin embargo, si la carga q se mueve dentro del campo creado por un imán se observa cómo su trayectoria se curva, lo cual indica que una fuerza magnética Fm se está ejerciendo sobre ella. Del estudio experimental de este fenómeno se deduce que:

a) Fm es tanto mayor cuanto mayor es la magnitud de la carga q y su sentido depende del signo de la carga.

b) Fm es tanto mayor cuanto mayor es la velocidad v de la carga q.

c) Fm se hace máxima cuando la carga se mueve en una dirección perpendicular a las líneas de fuerza y resulta nula cuando se mueve paralelamente a ella.

d) la dirección de la fuerza magnética en un punto resulta perpendicular al plano definido por las líneas de fuerza a nivel de ese punto y por la dirección del movimiento de la carga q, o lo que es lo mismo, Fm es perpendicular al plano formado por los vectores b y v.

Las conclusiones experimentales a,b y e quedan resumidas en la expresión:

Fm = q.v.B.sen φ(11.1)

donde B representa el módulo o magnitud de la intensidad del campo y φ el ángulo que forman los vectores v y b. Dado que Fm, v y b pueden ser considerados como vectores, es necesario además reunir en una regla lo relativo a la relación entre sus direcciones y sentidos: el vector Fm es perpendicular al plano formado por los vectores v y b y su sentido coincide con el de avance de un tornillo que se hiciera girar en el sentido que va de v a b (por el camino más corto). Dicha regla, llamada del tornillo de Maxwell, es equivalente a la de la mano izquierda, según la cual las direcciones y sentidos de los vectores Fm,v y b vienen dados por los dedos pulgar, índice y corazón de la mano izquierda dispuestos en la forma que se muestra en la figura adjunta.

La ecuación (11.1) constituye una definición indirecta del módulo o magnitud de la intensidad del campo magnético, dado que a partir de ella se tiene:

B = Fm/q.v.sen φ(11.2)

La dirección de b es precisamente aquélla en la que debería desplazarse q para que Fm fuera nula; es decir, la de las líneas de fuerza. La unidad del campo magnético en el SI es el tesla (T) y representa la intensidad que ha de tener un campo magnético para que una carga de 1 C, moviéndose en su interior a una velocidad de 1 m/s perpendicularmente a la dirección del campo, experimentase una fuerza magnética de 1 newton.

1 T = 1 N/1 C. 1 m/s

Aunque no pertenece al SI, con cierta frecuencia se emplea el gauss (G): 1 T = 104 G

EL MOVIMIENTO DE PARTICULAS EN UN CAMPO MAGNETICO

Los campos eléctricos y magnéticos desvían ambos las trayectorias de las cargas en movimiento, pero lo hacen de modos diferentes. Una partícula cargada que se mueve en un campo eléctrico (como el producido entre las dos placas de un condensador plano dispuesto horizontalmente) sufre una fuerza eléctrica Fe en la misma dirección del campo E que curva su trayectoria. Si la partícula alcanza el espacio comprendido entre

las dos placas según una dirección paralela, se desviará hacia la placa + si su carga es negativa y hacia la - en caso contrario, pero siempre en un plano vertical, es decir, perpendicular a ambas placas. Dicho plano es el definido por los vectores v y E.

Si las dos placas del condensador se sustituyen por los dos polos de un imán de herradura, la partícula sufre una fuerza magnética Fm que según la regla de la mano izquierda es perpendicular a los vectores v y b. En este caso la trayectoria de la partícula cargada se desvía en el plano horizontal.

Campos magnéticos - El experimento de Oersted

Aun cuando los filósofos griegos presintieron que las fuerzas eléctricas y las magnéticas tenían un origen común, la experimentación desarrollada desde William Gilbert (1544-1603) en torno a este tipo de fenómenos no reveló ningún resultado que indicara que un cuerpo cargado en reposo es atraído o repelido por un imán. A pesar de su similitud, los fenómenos eléctricos parecían independientes de los fenómenos magnéticos. Esta era la opinión de los colegas de Oersted (1777-1851) y probablemente la suya propia hasta que un día de 1819, al finalizar una clase práctica en la Universidad de Copenhague, fue protagonista de un descubrimiento que lo haría famoso. Al acercar una aguja imantada a un hilo de platino por el que circulaba corriente advirtió, perplejo, que la aguja efectuaba una gran oscilación hasta situarse inmediatamente perpendicular al hilo. Al invertir el sentido de la corriente, la aguja invirtió también su orientación.

Este experimento, considerado por algunos como fortuito y por otros como intencionado, constituyó la primera demostración de la relación existente entre la electricidad y el magnetismo. Aunque las cargas eléctricas en reposo carecen de efectos magnéticos, las corrientes eléctricas, es decir, las cargas en movimiento, crean campos magnéticos y se comportan, por lo tanto, como imanes.

Fuerza MagnéticaEl campo magnético B se define de la ley de la Fuerza de Lorentz, y específicamente de la fuerza magnética sobre una carga en movimiento| 1o:

Las implicaciones de esta expresión incluyen:

1. La fuerza es perpendicular a ambas, a la velocidad v de la carga y al campo magnético B.

2. La magnitud de la fuerza es F = qvB senθ donde θ es el ángulo < 180 grados entre la velocidad y el campo magnético. Esto implica

que la fuerza magnética sobre una carga estacionaria o una carga moviéndose paralela al campo magnético es cero.

3. La dirección de la fuerza está dada por la regla de la mano derecha. La fórmula de la fuerza de arriba está en forma de producto vectorial.

Cuando se aplica la fórmula de la fuerza magnética a un cable portador de corriente, se debe usar la regla de la mano derecha, para determinar la dirección de la fuerza sobre el cable.

De la fórmula de la fuerza de arriba se puede deducir que las unidades de campo magnético son los Newtons segundo / (Culombios metro) o Newtons por Amperio metro. Esta unidad se llama Tesla. Es una unidad grande y para pequeños campos como el campo magnético de la Tierra, se usa una unidad mas pequeña llamada Gauss. 1 Tesla es 10.000 Gauss. El campo magnético de la Tierra en su superficie es del orden de medio Gauss.

REGLA DELA 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".

REGLA DE LA MANO IZQUIERDA Es la que determina hacia donde se mueve un conductor o en qué sentido se genera la fuerza dentro de  él.

En un conductor que  está dentro de un campo magnético y por el cual se hace circular una corriente, se crea una fuerza cuyo sentido dependerá de cómo interactúen ambas cosas (corriente  y  campo). Se colocan perpendicularmente entre sí los tres primeros dedos de la mano izquierda, de modo que el índice señale el sentido del campo, el medio indique el sentido de la corriente y, entonces, el pulgar señala el sentido del movimiento del conductor o de la desviación que experimentan las cargas.

TEORIA MODERNA DEL MAGNETISMO

En general se acepta que el magnetismo de la materia es el resultado del movimiento de los electrones en los átomos de las sustancias. De ser así, el magnetismo es una propiedad de la carga en movimiento y está estrechamente relacionado con el fenómeno eléctrico. De acuerdo con la teoría clásica, los átomos individuales de una sustancia magnética son, en efecto, diminutos imanes con polos norte y sur. La polaridad magnética de los átomos se basa principalmente en el espín de los electrones y se debe, solo en parte, a sus movimientos orbitales alrededor del núcleo. No deben tomarse muy enserio los diagramas de este tipo, ya que aún se ignoran muchos aspectos relacionados con el movimiento de los electrones. No obstante, creemos firmemente que los campos magnéticos de todas las partículas deben ser causados por cargas en movimiento, y tales modelos nos ayudan a describir tales fenómenos.Los átomos en un material magnético están agrupados en microscópicas regiones magnéticas conocidas como dominios. Se piensa que todos los átomos dentro de un dominio están polarizados

magnéticamente a lo largo de un eje cristalino. En un material no magnetizado, estos dominios se orientan en direcciones al azar. Se usa un punto para indicar que una flecha está dirigida hacia afuera del papel, y una cruz indica una dirección hacia adentro del papel. Si un gran número de dominios se orientan en la misma dirección, el material mostrara fuertes propiedades magnéticas.Esta teoría del magnetismo es muy útil porque ofrece una explicación para gran número de los efectos magnéticos observados en la materia. Por ejemplo, una barra de hierro no magnetizada se puede transformar en un imán simplemente sosteniendo otro imán cerca de ella o en contacto con ella. Este proceso llamado inducción magnética se muestra en la imagen abajo, las tachuelas se convierten, por inducción, en imanes temporalmente. Observe que las tachuelas de la derecha se magnetizaron, a pesar de que en realidad no se han puesto en contacto con el imán. La inducción magnética se explica por medio de la teoría del dominio. La introducción de un campo magnético provoca la alineación de los dominios, y eso da por resultado la magnetización. El magnetismo inducido es, a menudo, solo temporal, y cuando se retira el campo, los dominios gradualmente se vuelven a desorientar. Si los dominios permanecen alineados en cierto grado después de que el campo se ah eliminado, se dice que el material está permanentemente magnetizado. La capacidad de retener el magnetismo se conoce como retentividad.Otra propiedad de los materiales magnéticos que se explica fácilmente a la luz de la teoría del dominio es la saturación magnetica. Tal parece que existe un límite para el grado de magnetización que experimenta un material. Una vez que se ah alcanzado dicho límite, ningún campo externo, por fuerte que sea, puede incrementar la magnetización. Se piensa que todos los dominios ya se han alineado.

EJERCICIOS RESUELTOS1º Calcula la inducción magnética en el centro de una espira de

32 cm de radio si la corriente es de 2 A.

El módulo de la inducción magnética en el centro de una espira puede calcularse utilizando la ecuación:

B=

μo I2 r

Donde B es el módulo de la inducción magnética (B⃗es el vector inducción magnética que representa matemáticamente el campo magnético) μo la permeabilidad magnética en el vacío (μo = 4 π⋅10−7T m /A ), I la intensidad de la corriente que circula por la espira y r el radio de la espira. Sustituyendo datos:

B=

μo I2 r

=4 π⋅10−7 T m

A⋅2 A

2⋅0 ,32 m= 3,9⋅10−6 T

2º A una distancia de 30 cm de un hilo conductor muy largo se ha medido un campo magnético de 4,2. 106 T. Si no existe ninguna otra fuente de campo magnético, calcula la intensidad de la corriente que circula por el hilo.

La expresión del campo magnético debido a un conductor rectilíneo es:

B=

μo I2 π r (1)

Donde B es el módulo de la inducción magnética, μo es la permeabilidad magnética del vacío (μo = 4 π ⋅10−7 T m /A ), I es la intensidad de la corriente que circula por el conductor y r la distancia desde el conductor al punto en el que la inducción magnética es B .

Como nos piden la intensidad de la corriente que circula por el conductor, debemos despejar I de la ecuación (1)

B=

μo I2 π r →

I = 2 π r Bμo

Sustituyendo datos:

I = 2 π r B

μo= 2 π⋅0 ,30⋅4,2⋅10−6

4 π⋅10−7 = 6,3 A