HISTÉRESIS

James Alfred Ewing llevó a cabo durante su estancia en Japón muchos proyectos de investigación en magnetismo, descubriendo y dando nombre al fenómeno de la histéresis.

En el magnetismo, sucede si al magnetizar un ferromagneto éste mantiene la señal magnética tras retirar el campo magnético que la ha inducido. Veamos un ejemplo:

Suponga que empezamos a estudiar las propiedades magnéticas de un material con un anillo de Rowland no magnetizado moldeado con la misma sustancia. Inicialmente, B=0 y H=0. El interruptor se cierra, y la corriente magnetizante I aumenta gradualmente, produciendo una intensidad magnética dada por:

H=(NI)/(L)

Donde L es la circunferencia del anillo. Puesto que el material está sometido a una intensidad magnética H cada vez mayor, la densidad de flujo B se incrementa hasta que el material se satura. Si ahora la corriente se disminuye en forma gradual hasta cero, la densidad de flujo B a través del núcleo no retorna a cero, sino que retiene cierta intensidad magnética. La pérdida de la restitución magnética se conoce como histéresis.

Histéresis es el retraso de la magnetizacón respecto a la intensidad magnética.

De modo que la única forma de hacer que la densidad de flujo B dentro del anillo vuelva a cero es invirtiendo la dirección de la corriente a través del devanado.

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Física, conceptos y aplicaciones. 7ma edición revisada.

Paul E. Tippens

p. 581-582

 CAMPO MAGNÉTICO DE UN CONDUCTOR LARGO Y RECTO

Se debe examinar la densidad de flujo que rodea a un conductor largo y recto que transporta una corriente constante. Si se esparcen limaduras de hierro sobre el papel que rodea al conductor se alinearán en círculos concéntricos alrededor del conductor. Una investigación similar del área que rodea al conductor  con una brújula magnética ratificará que el campo magnético es circular y que está dirigido en el sentido del avance de las manecillas del reloj, como se ve a lo largo de la corriente convencional (positiva). Úsese la regla de la mano derecha para determinar la dirección del campo que rodea al conductor recto.

La inducción magnética a una distancia perpendicular d de un conductor largo y recto por el que circula una corriente I se puede calcular a partir de:

B=  (μI)/(2πr)

Donde μ es la permeabilidad del medio circundante que rodea al conductor. 

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Física. Conceptos y aplicaciones, 7ma edición revisada

Paul E. Tippens

p. 578-579

 LEY DE GAUSS PARA EL MAGNETISMO

Como en el campo magnético las líneas de campo son cerradas, el flujo del campo magnético a través de una superficie cerrada es nulo, por lo tanto:

Esto equivale a una declaración sobre el origen del campo magnético. En un dipolo magnético, cualquier superficie encerrada contiene el mismo flujo magnético dirigido hacia el polo sur que el flujo magnético proveniente del polo norte. 

En las fuentes dipolares, el flujo neto siempre es cero. Si hubiera una fuente magnética monopolar, podría dar una integral de área distinta de cero.

La divergencia de un campo vectorial es proporcional a la densidad de la fuente puntual, de modo que la forma de la ley de Gauss para los campos magnéticos es entonces, una declaración de la inexistencia de monopolos magnéticos.

Tenemos que la Ley de Gauss puede representarse y definirse de otra forma:

El número total de líneas de fuerza eléctricas que cruzan cualquier superficie cerrada en dirección hacia fuera es numéricamente igual a la carga neta total contenida dentro de esa superficie.

N= Σϵ0EnA= Σq

http://tamarisco.datsi.fi.upm.es/ASIGNATURAS/FFI/apuntes/camposMagneticos/teoria/estacionarios/estacionarios4/estacionarios4.htm

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 EXPRESIÓN DE LORENTZ

Establece que una partícula cargada q que circula a una velocidad v→ por un punto en el que existe una intensidad de campo magnético B→, sufrirá la acción de una fuerza F→ denominada fuerza de Lorentz cuyo valor es proporcional al valor de q, B→ y v→  se obtiene por medio de la siguiente expresión:

F→=q⋅v→×B→

De la ecuación anterior podemos extraer las siguientes conclusiones:

• Su módulo es F=|q|⋅v⋅B⋅sin α, donde α es el angulo formado entre v→ y B→.
• Su dirección es perpendicular al plano que forman v→ y B→ (debido al producto vectorial entre ambos vectores).
• Su sentido será el de v→×B→ si q es positivo y el contrario si es negativo.

De una forma gráfica es posible determinar la dirección y sentido de la fuerza de Lorentz aplicando la regla de la mano derecha. Para ello sitúa tu mano derecha de tal forma que tu dedo índice coincida con la dirección y sentido del vector velocidad, el medio (o corazón) coincida con la dirección y sentido del campo magnético. Si la carga es positiva, tu dedo pulgar estará indicando la dirección y sentido de dicha fuerza. Si es negativa estará indicando su dirección aunque el sentido será el contrario del que marca tu pulgar.

En resumen, según la expresión de la ley de Lorentz la fuerza de Lorentz será:

• Nula
• ​Si la partícula no posee carga. q = 0 -> F = 0.
• Si la partícula está en reposo. v = 0 -> F = 0. 
• Si la velocidad de la partícula es paralela al campo. F = |q|·v·B·sen 0 -> F = 0

• Máxima. 
• Si v y B son perpendiculares ( α = 90º ) entonces F = |q|·v·B·sin 90 = |q|·v·B.

 FUERZA MAGNÉTICA ENTRE DOS CONDUCTORES PARALELOS

Si por dos conductores  circula una corriente, cada uno sufrirá el efecto del campo magnético del otro. Si la corriente es de igual sentido aparece una fuerza de atracción entre ambos.

De acuerdo con lo anterior  se puede concluir  que dos conductores paralelos  que transportan  corrientes  del mismo sentido  se atraen. Si los alambres son recorridos por corrientes de sentido contrario se repelen.

Como una corriente en un conductor crea su propio campo magnético, es fácil entender que los conductores que lleven corriente ejercerán fuerzas magnéticas uno sobre el otro. Como se vera, dichas fuerzas pueden ser utilizadas como base para la definición del ampére y del Coulomb. Considérese dos alambres largos, rectos y paralelos separados a una distancia a que llevan corrientes I¹ e I² en la misma dirección, como se muestra. Se puede determinar facilmente la fuerza sobre uno de los alambres debida al campo magnético producido por el otro alambre. El alambre 2, el cual lleva una corriente I², genera un campo magnético B² en la posición del alambre 1, la fuerza magnética sobre una longitud l del alambre 1 es F¹ = I¹l x B²

Esto se puede reescribir en términos de la fuerza por unidad de longitud como:

La dirección de F¹ es hacia abajo, hacia el alambre 2. Si se considera el campo sobre el alambre 2 debido al alambre 1, la fuerza F² sobre el alambre 2 se encuentra que es igual y opuesta a F¹.

https://leyes-de-fisica.fandom.com/es/wiki/Conductores_Paralelos

 FUERZA SOBRE UN CONDUCTOR POR EL QUE CIRCULA UNA CORRIENTE

Imaginemos un conductor rectilíneo de sección A por el que circula una corriente eléctrica I. La fuerza a la que se ve sometido cuando se encuentra en un campo B uniforme será la suma de la fuerza sobre todas las cargas.

Si n es el número de cargas q por unidad de volumen, y vd la velocidad de desplazamiento de las mismas, el número de cargas en un elemento de volumen de longitud l es:

por lo que la fuerza total se calculará multiplicando el número de cargas por la fuerza ejercida sobre cada una de ellas:

Definimos el vector l como un vector de módulo la longitud del conductor y dirección y sentido el que indica la intensidad de corriente. Recordando la expresión de la intensidad I podemos escribir la fuerza como:

Por las propiedades del producto vectorial se deduce que:

Cuando el campo B es paralelo al conductor, la fuerza magnética ejercida sobre el conductor es nula.

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 REGLA DE LOS 3 DEDOS DE LA MANO IZQUIERDA

La regla de las manos izquierdas, o regla de Fleming es una ley utilizada en el electromagnetismo que determina el movimiento de un conductor que está inmerso en un campo magnético o el sentido en el que se genera la fuerza dentro de él.

• Dedo índice: indica las líneas de flujo;
• Dedo pulgar: indica el movimiento del conductor;
• Dedo corazón: indica el sentido de la corriente.

En un conductor que está dentro de un campo magnético perpendicular a él y por el cual se hace circular una corriente, se crea una fuerza cuyo sentido dependerá de cómo interactúen ambas magnitudes (corriente y campo). Esta fuerza que aparece como resultado se denomina fuerza de Lorentz. 

Para obtener el sentido de la fuerza, se toma el dedo índice de la mano (izquierda) apuntando a la dirección del campo magnético que interactúa con el conductor y con el dedo corazón se apunta en dirección a la corriente que circula por el conductor, formando un ángulo de 90 grados. De esta manera, el dedo pulgar determina el sentido de la fuerza que experimentará ese conductor.

Te anexo un videíto por si necesitas una explicación más gráfica y sin muchas letras. Créditos: Javier Delgado - Seletube

https://es.wikipedia.org/wiki/Regla_de_la_mano_izquierda#:~:text=Regla%20de%20la%20mano%20izquierda.,el%20sentido%20de%20la%20corriente.