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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE
GEOLOGÍA
INTEGRANTES: CAYETANO CRISTOBAL, Angel. DEUDOR ROBLES, Antony. ANGEL MALPARTIDA, Franc. JANAMPA ROBLES, Jean Paul. VITOR DIAZ, Yordan. ALEJANDRO CHAVEZ Yelsin.Docente:Ing. SANCHEZ CHAVARRIA, Daniel A.
FÍSICA II
La energía es la clave del universo físico.
Por eso apoyamos todo el peso de los conceptos físicos en la intervención que en
ellos tiene la energía. En todos los procesos: mecánicos, calóricos, eléctricos,
magnéticos, lo más importante es la energía.
Y el poder de transformar la energía de una clase en otra es lo que ha
transformado la vida del hombre moderno.
TEORÍA DEL MAGNETISMO
TEORÍA DEL MAGNETISMO
1. CONCEPTOS Y OBJETIVOS DEL MAGNETISMO:
1.1 CONCEPTO DE MANETISMO:
• Existe en la naturaleza un mineral llamado magnetita o piedra
imán que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel y
ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad recibe el nombre
de magnetismo.
• Conocido como el único imán natural. De hecho de este mineral
proviene el término de magnetismo.
• La magnetita es un mineral ferromagnético, formado principalmente
por óxido ferroso férrico.
DEFINICIÓN: El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay materiales que presentan propiedades magnéticas detectables fácilmente, como el níquel, el hierro o el cobalto, que pueden llegar a convertirse en un imán. Sin embargo, todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.
HISTORIA DEL MAGNETISMO:
ORIGEN: Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por
primera vez por los antiguos Griegos, a través de una mineral llamado magnetita (de ahí surge el término magnetismo). Se dice que se pudo observar por primera vez en la Ciudad De Magnesia, en Asia Menor.
Esta reputación terapéutica de la magnetita se transmitió también a los griegos, los cuales la usaban para la curación de dolencias.
En el siglo III a.C., Aristóteles escribió acerca de las propiedades curativas de los imanes naturales, que llamaba "imanes blancos".
Posteriormente las aplicaciones basadas en el magnetismo fueron desarrollándose. Por el siglo 12 d.C., los Marineros Chinos ya utilizaban magnetitas como brújulas para la navegación marítima.
LEYES DEL MAGNETISMO:
A. LEY CUALITATIVA Los polos magnéticos externos del mismo nombre se repelen y los de nombre diferentes se atraen.
B. LEY CUANTITATIVA La fuerza que experimentan dos polos magnéticos, son directamente proporcionales al producto de las masas magnéticas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
IMÁN RECTO:
¿Para qué sirven los imanes?
Un gran número de médicos y sanadores utilizaron los imanes para curar diferentes problemas médicos a lo largo de la historia. Hoy en día la ciencia médica utiliza el magnetismo más que nunca, por ejemplo:
La magnetoencefalografía (MEG) se utiliza para medir la actividad cerebral.
La terapia de choque para volver a iniciar corazones.
OTROS USOS:
El uso de imanes en aplicaciones industriales y mecánicas también es muy común.
Los imanes son la fuerza motriz básica para todos los motores eléctricos y generadores eléctricos.
IMÁN RECTO:
¿QUÉ ES UN IMÁN?
Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel).
PROPIEDADES:A) Pueden ser: Naturales: Como la magnetita (Fe3O4). Artificiales: Obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales.
B) Según la intensidad de campo magnético al que le sometan podemos decir que un imán pueden ser: Permanente: Es aquel que conserva el magnetismo después de haber
sido imantado. Temporal: No conserva su magnetismo tras haber sido imantado.
En un imán la capacidad de atracción es mayor en sus extremos o polos. Estos polos se denominan Norte Y Sur, debido a que tienden a orientarse según los polos geográficos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural.
La región del espacio donde se pone de manifiesto la acción de un imán se llama Campo Magnético.
POLOS MAGNÉTICOS
El estudio del comportamiento de los imanes pone de manifiesto la existencia encualquier imán de dos zonas extremas o polos en donde la acción magnética es másintensa.Para distinguir los dos polos de un imán se les denomina polo norte y polo sur, estosucede en todos los imanes, independientemente de la forma que tenga.Los polos magnéticos de un imán no son equivalentes, como lo prueba el hecho deque enfrentando dos imanes idénticos se observen atracciones o repulsiones mutuassegún se aproxime el primero al segundo por uno o por otro polo.Las experiencias con imanes ponen de manifiesto que polos del mismo tipo (N-N y SS)se repelen y polos de distinto tipo (N-S y S-N) se atraen. Esta característica delmagnetismo de los imanes fue explicada por los antiguos como la consecuencia deuna propiedad más general de la naturaleza consistente en lo que ellos llamaron la«atracción de los opuestos».
POLOS MAGNÉTICOS
Esta referencia geográfica está relacionada con el hecho de que la Tierra se comportecomo un gran imán.Las experiencias con brújulas indican que los polos del imán terrestre se encuentranpróximos a los polos Sur y Norte geográficos respectivamente. Por tal motivo, el polode la brújula que se orienta hacia el Norte terrestre se denomina polo Norte y elopuesto constituye el polo Sur. Tal distinción entre polos magnéticos se puedeextender a cualquier tipo de imanes.
POLOS MAGNÉTICOS Y POLOS GEOGRÁFICOS
Lo primero que tenemos que hacer es enrollar el cable de cobre esmaltado alrededor del tornillo. Es importante que quede lo más concentrado posible. Una vez hecho, dejamos unos 5-6 centímetros más de cable por cada lado y cortamos el sobrante con las tijeras.
El siguiente paso es quitar el esmalte de los extremos del cable. Hay dos formas de hacerlo. La primera es raspando con las tijeras o un cúter hasta quitarlo completamente. La segunda forma es simplemente quemando los extremos con un mechero.
¡Ya está listo nuestro electroimán casero! Ahora lo único que nos queda hacer es conectar uno de los extremos al lado positivo de la pila y el otro, al negativo. Manteniéndolos sujetos con los dedos índice y pulgar, acercamos el tornillo a los clavos o arandelas que tengamos preparados y... ¡los atraerá al momento!
Las formas de las líneas del campo magnético de un imán de barra son cerradas. Por convención, se toma la dirección del campo saliendo del polo norte y entrando por el polo sur del imán. Con los materiales ferromagnéticos se pueden hacer
POLO NORTE DE IMÁN RECTO
Las líneas de campo magnético de un imán de barra se pueden dibujar con el uso de una brújula. La aguja de una brújula es en sí misma un imán permanente, y el indicador de norte de la brújula es el polo norte magnético. El polo norte de un imán, tiende a alinearse con el campo magnético, de modo que una aguja de brújula suspendida, girará hasta alinearse con el campo magnético. Los polos magnéticos diferentes se atraen, de modo que el indicador norte de la brújula, apuntará al polo sur del imán. En respuesta al campo magnético de la Tierra, la brújula apuntará en dirección al polo norte geográfico de la Tierra, porque de hecho es un polo sur magnético. Las líneas de campo magnético de la Tierra entran en la Tierra, cerca del polo norte geográfico.
INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
Inte
racc
ión
ele
ctro
magnéti
ca La interacción electromagnética es la
interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.
4 - COMO HACER UN IMÁN
COMO HACER UN IMÁN
Lo primero que tenemos que hacer es enrollar el cable de cobre esmaltado alrededor del tornillo. Es importante que quede lo más concentrado posible. Una vez hecho, dejamos unos 5-6 centímetros más de cable por cada lado y cortamos el sobrante con las tijeras.
El siguiente paso es quitar el esmalte de los extremos del cable. Hay dos formas de hacerlo. La primera es raspando con las tijeras o un cúter hasta quitarlo completamente. La segunda forma es simplemente quemando los extremos con un mechero.
¡Ya está listo nuestro electroimán casero! Ahora lo único que nos queda hacer es conectar uno de los extremos al lado positivo de la pila y el otro, al negativo. Manteniéndolos sujetos con los dedos índice y pulgar, acercamos el tornillo a los clavos o arandelas que tengamos preparados y... ¡los atraerá al momento!
METODO ELECTRONICO
Los métodos eléctricos son un tipo de método geofísico y constituyen pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico.
Permiten evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medición de una diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie.
El flujo de corriente a través del terreno discurre gracias a fenómenos electrolíticos, por lo que la resistividad depende básicamente de la humedad del terreno y de la concentración de sales en el agua intersticial. Por ello existe una gran variabilidad de valores de la resistividad para cada tipo de terreno, con rangos muy amplios.
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INSEPARABILIDAD DE UNO DE LOS POLOS DE UN
IMAN
Ley de los Polos de un imán:
Una de las primeras cosas que se advierten al examinar una barra común de un imán es que tiene dos polos, o "centros" de fuerza, es donde se concentra en mayor cantidad la propiedad magnética del imán, cada uno cerca de un extremo más que distinguirse como positivo y negativo, estos polos se llaman norte (N) y sur(S).
Si a un imán lo quebramos en dos piezas; se obtiene 2 piezas de imán cada uno con sus dos polos magnéticos. Hasta donde se sabe, los polos magnéticos siempre vienen en pares. Los científicos han tratado de "romper" los imanes, aun a nivel microscópico en "monopolos" separados (imanes de un solo polo), pero ninguno ha tenido éxito.- Coulomb explicó la "inseparabilidad de los polos magnéticos" admintiendo que el magnetismo de los cuerpos se encuentra en las moléculas del imán.
Ley de inseparabilidad de los polos Magnéticos:
Dos Polos Inseparables
Quizás la característica más importante de los imanes es que no podemos separar nunca su polo positivo y su polo negativo, esto es, no podremos encontrar un monopolo magnético, a pesar de los esfuerzos realizados durante años por diversos equipos de investigadores. La razón para esto la tenemos en uno de los resultados teóricos a los que llegó Maxwell y que se expresa en una de sus famosas ecuaciones para el campo electromagnético: las líneas del campo magnético son cerradas. Esto quiere decir que las imaginarias líneas que emergen del polo positivo de un imán no acaban en cualquier parte del espacio, sino en el polo negativo.
Esto se puede comprobar experimentalmente de una manera muy sencilla. Si colocamos un imán bajo un papel y esparcimos cuidadosamente sobre dicho papel limaduras de hierro, veremos que éstas se distribuirán sobre el papel en líneas cerradas que van del polo positivo al negativo. Esta experiencia nos va a mostrar también que la mayoría de las limaduras se van a concentrar en las proximidades de los polos, ya que allí será donde la fuerza magnética sea mayor.
CAMPO MAGNETICO
HISTORIA
• Se cree que en el sigo XIII a. C. en China ya se utilizaba la aguja magnética.
• En Grecia, en el año 800 a. C., ya sabían que la magnetita atraía fragmentos de hierro. • En 1600 William Gilbert sugirió que la Tierra se comportaba como un gigantesco imán.
• En1819 Oersted descubrió que una brújula se desvía al acercarla a una corriente eléctrica.
• Después Biot y Savart realizaron experimentos y calcularon el campo magnético producido por una corriente.
• André-Marie Ampere descubrió los efectos de las corrientes eléctricas sobre las brújulas
Existe un campo magnético en una región del espacio, que al involucrarse en ella una carga móvil experimenta una fuera que depende de su velocidad.
Al igual que los campos eléctricos, los campos magnéticos se pueden representar mediante líneas de campo o líneas de fuerza, que tendrán distinta forma según sea el agente creador del campo.
CAMPO MAGNETICO
Cuando se trata del campo magnético creado por un imán, las líneas de fuerza salen del extremo denominado polo norte y entras por el extremo denominado polo sur.
MOVIMIENTO DE UNA CARGA PUNTUAL EN UN CAMPO MAGNETICO
La Fuerza magnética que actúa sobre una partícula cargada en movimiento en un campo magnética es siempre perpendicular a su velocidad.
La fuerza magnética modificara la dirección de la Velocidad pero no modificado su modulo de velocidad. Asi que, al no hacer trabajo sobre la partícula, no se modifica a energía cinética.
Si tenemos una partícula con una velocidad perpendicular a un campo magnético uniforme, la partícula describirá una trayectoria circular. La Fuerza magnética es la responsable de la aceleración centrípeta necesaria para que haya movimiento
Entonces la intensidad de la fuerza será:
F = v B
LINEAS DE INDUCCION MAGNETICALa inducción magnética es un campo, en un punto del mismo, es la fuerza que actúa sobre una unidad de carga positiva que se desplaza, perpendicularmente a las líneas de fuerza, con una unidad de velocidad. Se Representa por (B)
B = F / (q) (V)
FUERZA MAGNETICA SOBRE UNA CARGA MOVIL
Magnitud medido por el cociente entre el modulo de la fuerza que actúa sobre una carga móvil que pasa por el punto y el producto de dicha carga por el componente de la velocidad perpendicular al vector inducción.
En estos casos, se llama fuerza de Lorentz.
Los sentido de los vectores V, B y F se pueden mediante la regla de la palma de la mano derecha.
V = Vector velocidadB = Sentido de inducción magnético (campo magnético)F = Fuerza que el campo magnético ejerce sobre la partícula, generalmente forma con un ángulo el modulo de la fuerza que actúa sobre la carga
F = (q)(V)(B) Sen
B = F / (q) (V) Sen
LEY DE FARADAY - LENZLa fuerza electromotriz inducida en un circuito, es directamente proporcional a la rapidez con que varia el flujo magnético a través del circuito y sentido contrario
MOMENTO SOBRE UNA ESPIRA DE CORRIENTE DENTRO DE UN CAMPO
MAGNETICO UNIFORME La relación entre la polaridad magnética de una espira y el sentido de la corriente
que circula por ella la establece la regla de la mano derecha
Una partícula cargada positiva entra perpendicularmente a una región donde existe un campo magnético homogéneo
Como la fuerza es perpendicular a la velocidad, su efecto de la velocidad sin modificar la magnitud; resultando un movimiento circular uniforme.
DESMAGNETIZACIÓN
La desmagnetización es el proceso por el cual el campo magnético de un objeto se reduce o elimina.
El proceso de desmagnetización se puede lograr de muchas maneras. Una técnica utilizada para la desmagnetización es para calentar el objeto por encima de su temperatura de Curie. La razón de esto es que cuando un material magnético se calienta hasta su temperatura de Curie, las fluctuaciones térmicas tienen suficiente energía para superar las interacciones de cambio que causan ferromagnetismo, ordenamiento magnético y se destruye
Otra forma de lograr desmagnetización es el uso de una bobina eléctrica. Si el objeto se retira de una bobina con la alternancia de corriente que discurre a través de él, dipolos del objeto se convertirá en aleatorizado y el objeto se desmagnetizado.
DESMAGNETIZACION
Una aplicación de desmagnetización es eliminar los campos magnéticos no deseados. La razón para hacer esto es que los campos magnéticos pueden tener efectos no deseados en los diferentes dispositivos. En particular, los campos magnéticos pueden afectar a los dispositivos electrónicos tales como teléfonos móviles u ordenadores. Si tal dispositivo se va a entrar en contacto con otros objetos posiblemente magnéticos, que tenga que ser reducido con el fin de proteger el dispositivo electrónico de los campos magnéticos. Por lo tanto desmagnetización se utiliza a veces para mantener los campos magnéticos de dañar los aparatos eléctricos.
APLICACIÓN A LA DESMAGNETIZACION
CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE Una aguja magnética que puede girar libremente
alrededor de un eje vertical , siempre se orienta en la dirección N-S. Esto indica que la aguja magnética experimenta la acción de un campo magnético, el cual se origina en la Tierra que se comporta como un gigantesco imán.Los polos magnéticos de la Tierra se encuentran en las proximidades de los polos geográficos, como lo demuestra el hecho de que las agujas magnéticas apuntan hacia dichos polos.Los polos magnéticos no coinciden con los polos geográficos de su eje. Esto se produce porque las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran notables cambios de año en año.
¿Que es el magnetismo terrestre?.
El magnetismo terrestre es un fenómeno natural originado por los movimientos de metales líquidos en el núcleo del planeta y está presente en la Tierra y en otros cuerpos celestes como el Sol.
La Tierra posee un poderoso campo magnético, como si el planeta tuviera un enorme imán en su interior cuyo polo sur estuviera cerca del polo norte geográfico y viceversa. Aunque los polos magnéticos terrestres reciben el nombre de polo norte magnético (próximo al polo norte geográfico) y polo sur Magnético (próximo al polo sur geográfico), su magnetismo real es el opuesto al que indican sus nombres. Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran notables cambios de año en año. Cada 960 años, las variaciones en el campo magnético de la Tierra incluyen el cambio en la dirección del campo provocado por el desplazamiento de los polos. El campo magnético de la Tierra tiene tendencia a trasladarse hacia el Oeste a razón de 19 a 24 km por año.
Una brújula apunta en la dirección Sur-Norte por tratarse de una aguja imantada inmersa en el campo magnético terrestre: desde este punto de vista, la tierra se comporta como un imán gigantesco y tiene polos magnéticos, los cuales, en la actualidad, no coinciden con los polos geográficos.
Las brújulas en el magnetismo terrestre:
La declinación magnética es el ángulo formado entre la meridiana geográfica (o norte geográfico) y la meridiana magnética (o norte magnético). Cuando ese ángulo se presenta al oeste del norte geográfico, se habla de declinación oeste y en el caso opuesto se habla de declinación este.
Dado el carácter dinámico del campo magnético terrestre, la declinación también es cambiante, y para un mismo lugar la declinación medida en una fecha es distinta a la medida en otra fecha distinta, pese a tratarse del mismo punto de la superficie terrestre. Esta variación se mide en una tasa anual, que establece en qué magnitud angular la declinación variará y en qué sentido será el giro (hacia el este o el oeste)
¿Significa esto que el norte no es un único norte? ¿Significa que existen varios tipos de norte? En efecto, existen varios tipos de norte, según el criterio elegido para su establecimiento
DECLINACIÓN MAGNÉTICA
Si una aguja magnética se apoya por su punto medio sobre un eje horizontal, de modo que pueda girar libremente en un plano vertical, se observa que la aguja se detiene en una posición que no es la horizontal del lugar.
Por lo tanto , el ángulo que forma la aguja magnética ubicada en un cierto lugar con la horizontal, se denomina ángulo de inclinación magnética.
La inclinación magnética depende del lugar. Así, en el ecuador magnético la guja magnética permanece horizontal, es decir, la inclinación es nula. A partir de allí y a medida que se avanza hacia los polos, la inclinación va siendo cada vez mayor para alcanzar su máximo valor en el respectivo polo magnético. Esto explica por la atracción entre polos de distinto nombre.
INCLINACIÓN MAGNÉTICA
