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

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhqRdOjZ18wWNo9Dmy4xXFjZWZYZkNOvsNEuZFQoaHjYnXQwDfrznGYE8l-f5dq20vrfToN4JMc3i5UGn1b1d7kDvUDq-EqlE3gCjU8avNSskF-7dLXqSoNTK-Z1MSvj6HZ89p0RJ3VxgI/s327/e4_1.gif

 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.

 FUERZA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO

La fuerza magnética sobre una carga libre en movimiento, es perpendicular a ambas, la velocidad de la carga y el campo magnético, con la dirección dada por la regla de la mano derecha. La fuerza está dada por el producto de la carga por el producto vectorial de la velocidad por el campo magnético.

Si la velocidad es perpendicular al campo magnético, entonces la fuerza estará dada por el producto simple:

Fuerza = carga x velocidad x Campo B

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/movchg.html#:~:text=La%20fuerza%20magn%C3%A9tica%20sobre%20una,velocidad%20por%20el%20campo%20magn%C3%A9tico.

 LEY DE BIOT-SAVART

Jean Baptiste Biot (1774-1862) y Félix Savart (1791-1841) establecieron poco después de que Oersted (1777-1851) divulgara su experiencia, que al igual que una carga origina un campo eléctrico o una masa un campo gravitatorio, un elemento de corriente genera un campo magnético. 

Indica el campo magnético creado por corrientes eléctricas estacionarias.

Un elemento de corriente es la intensidad que fluye por una porción tangente al hilo conductor de longitud infinitesimal y cuyo sentido es el de la corriente eléctrica (dl→). Su expresión viene dada por I⋅dl→

La ley de Biot y Savart establece que el campo magnético producido por una corriente cualquiera en un punto P viene determinado por la siguiente expresión:

donde:

• B→ es la intensidad del campo magnético creado en un punto P.
• μ0 es la permeabilidad magnética del vacío. En el S.I. se mide en m·kg/C2.
• I es la intensidad de corriente que circula por dl→. En el S.I. se mide en Amperios (A).
• dl→ vector en la dirección de la intensidad de corriente. En el S.I. se mide en metros (m).
• u→r es un vector unitario que une el elemento de corriente I⋅dl→ con el punto P donde se mide la intensidad del campo magnético (B→).

A través de esta ley sabemos que el valor del campo magnético creado por una corriente rectilínea en un punto P se obtiene por medio de la siguiente expresión:

B=(μ0⋅I)/(2⋅π⋅R)

donde:

• B es el valor del campo magnético en el punto P. Su unidad en el S.I. es el Tesla (T).
• μ0 es la permeabilidad magnética del vacío. En el S.I. se mide en m·kg/C2.
• I es la intensidad de corriente que circula en línea recta. Su unidad en el S.I. es el Amperio (A).
• R es la distancia más corta en línea recta desde P hasta la corriente. Su unidad en el S.I. es el metro (m).

Dado que esta ley relaciona a la corriente con el campo magnético, ésta también demuestra y comprueba lo que ya vimos que era la regla de la mano derecha, ahora añadiendo su sentido. Aquí tienes esta imagen de ejemplo, anexando una breve explicación:

Las líneas de campo creadas por este tipo de corriente son circunferencias concéntricas al conductor y perpendiculares a él. Esto implica que la dirección del campo magnético sea tangente a ellas en cada punto y su sentido venga dado por la regla de la mano derecha.

Dado que ya conoces las unidades y simbología en las ecuaciones del campo magnético (B), aquí te anexo un par de fórmulas más:

B=(μ⋅I)/(2⋅R)               (centro de una espira)

B=(μ⋅N⋅I)/(2⋅R)          (centro de una bobina)

*en muchos casos (dependiendo del autor) estas fórmulas presentan la variación en cuanto a la permeabilidad μ, algunas veces puede aparecer como permeabilidad del vacío μ0,y N corresponde al número de espiras.

Toma unos ejercicios para que te familiarices un poco con las fórmulas:

1) Una corriente eléctrica rectilínea crea un campo magnético de 4 · 10-4 T en un punto situado a 3 cm de dicha corriente. ¿Cuál es la intensidad de la corriente eléctrica?. ¿Hacia dónde está dirigido el campo magnético en los puntos situados a la derecha y a la izquierda del conductor rectilíneo, si el conductor se encuentra orientado verticalmente y la intensidad asciende hacia arriba? 

Datos

B = 4 · 10^-4 T

R = 3 cm = 3 · 10^-2 m

Resolución

Si tenemos en cuenta la expresión del campo magnético creado por una corriente eléctrica rectilínea y despejamos el valor de la intensidad obtenemos que:

B=(μ0⋅I)/(2⋅π⋅R) ⇒I=(B⋅2⋅π⋅R)/(μ0)

Sustituyendo los valores que conocemos:

I=(B⋅2⋅π⋅R)/(μ0) ⇒I=[(4⋅10^−4)(2⋅π)(3⋅10^−2)]/[(4⋅π)(10^−7)]⇒

I=60 A

2) Una espira de radio R = 5 cm por la que circula una corriente électrica en sentido horiario de 30 A se encuentra situada en el plano de la pantalla. ¿Cuál es el campo magnético en el centro de la espira? ¿Que cara de la espira estaríamos viendo?

Datos

R = 5 cm = 5 · 10^-2 m

I = 30 A

Resolución

Si aplicamos la expresión para calcular el campo megnético creado por una espira en su centro, obtenemos que:

B=(μ0⋅I)/(2⋅R)⇒

B=[(4⋅π⋅10^−7)(30)]/(2⋅5⋅10^−2)⇒

B=3.77⋅10^−4 T

https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Biot-Savart

https://www.fisicalab.com/apartado/campo-magnetico-creado-corriente-electrica

 LEY DE AMPERE

André-Marie Ampère modeló esta ley en 1831, la podemos encontrar descrita de las siguientes dos formas:

La circulación del campo magnético a lo largo de una línea cerrada es equivalente a la suma algebraica de las intensidades de la corrientes que atraviesan la superficie delimitada por la línea cerrada, multiplicada por la permitividad del medio.

∮B→⋅dl→ =μ0⋅∑I

Para cualquier trayecto de bucle cerrado, la suma de los elementos de longitud multiplicado por el campo magnético en la dirección de esos elementos de longitud, es igual a la permeabilidad multiplicada por la corriente eléctrica encerrada en ese bucle.

Otra forma es esta:

La circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es proporcional a la corriente que recorre en ese contorno.

La ley de Ampere ayuda a explicar cómo es que la corriente que viaja a través de un cable conductor produce un campo magnético a su alrededor, relaciona a la intensidad I con la formación de un campo magnético respectivo B.

Aquí abajo te dejo un par de problemas que te ayudarán a entender mejor esta ley.

1) Si sabemos que por un solenoide vacío de 5 cm circula una corriente eléctrica de 12 A y el campo magnético creado en su interior es 0.1 T. ¿De cuántas espiras está compuesto el solenoide?

Datos

L = 5 cm = 0.05 m

I = 12 A

B = 0.1 T

μ  =μ0 = 4·π·10-7 m·kg/C2

N = __

Resolución

Para determinar el número de espiras basta con aplicar la fórmula del campo magnético generado en el interior de un solenoide y sustituir los valores que conocemos:

B=μ0⋅I⋅NL ⇒

N = B⋅Lμ0⋅I ⇒

N=0.1 ⋅ 0.054⋅π⋅10−7⋅12 ⇒

N=332 espiras

2) Una intensidad de 4 A circula por un solenoide de 25 cm de longitud conformado por 3200 espiras de 5 cm de radio. Determinar:

a) El campo magnético en el interior del solenoide si este está completamente vacío.

b) El campo magnético en el interior del solenoide si en el interior de este hay un material con permeabilidad magnética relativa μr = 1150

c) La longitud del alambre que se ha utilizado para fabricarlo.

Datos

I = 4 A

L = 25 cm = 0.25 cm

N = 3200 espiras

r = 5 cm = 0.05 m

Resolución

a)

Aplicando la expresión del campo magnético creado en el interior de un solenoide, obtenemos que:

B=μ⋅I⋅NL

donde μ es la permeabilidad magnética del medio que se encuentra en el interior del solenoide. Dado que el material es el vacío se cumple que μ = μ0 = 4·π·10-7. Por tanto, sustituyendo los valores que conocemos:

B=μ0⋅I⋅NL ⇒

B=4⋅π⋅10−7⋅4⋅32000.25⇒

B=0.064 T

b)

En esta ocasión el solenoide posee en su interior un material distinto del vacío del que conocemos su permeabilidad magnética relativa. En este caso, podemos aplicar la definición de permeabilidad magnética, la cual establece que:

μ=μr⋅μ0

Por tanto, si aplicamos esta expresión en la definición del campo magnético creado en el interior de un solenoide:

B=μr⋅μ0⋅I⋅NL ⇒

B=1150⋅4⋅π⋅10−7⋅4⋅32000.25⇒

B=73.6 T

c)

Si cada espira tiene un radio de 0.05 m, aplicando la expresión de la longitud de una circunferencia (L = 2·π·r), podemos calcular cuanto alambre se necesita para construir una espira:

L1espira=2⋅π⋅r ⇒

L1espira=2⋅π⋅0.05 = 0.31 m

Por tanto, para 3200 espiras, se utilizarán:

L3200 espiras = 3200 ⋅ L1espira=3200⋅0.31 = 992 m

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/amplaw.html#:~:text=La%20ley%20de%20Ampere%20establece,el%C3%A9ctrica%20encerrada%20en%20ese%20bucle.

https://www.fisicalab.com/tema/campo-magnetico/ejercicios

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhNJAoodCkzbHOfU-Dm2DwwIA2rXC62FboPfsFUr4Ys81cvUw65Z_n_VZFJgMKADB_wqvhdNy4xpGFz3aOlKg1DDTV1RzLrSQZLf07Rh6Xy7XBcZTVps1yT1KWgAJpX_0S4TZG__6K-_18/s240/220px-Electromagnetism.png

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhhKBtQr1LNPqWgstvFZKxrUuZwGg-7lqSj9XSeqOX1yKM_p-4UViDCKi4t31m5LUMddMvpNEOstj5Gngj4d75XLxbHlXmh0RtbvRkFqGilAM2-MB8whuWxWN3_IpR29v0H1r4mLiFODiE/s666/Ampere_Andre_1825.jpg

https://www.fisicalab.com/apartado/ley-de-ampere

https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Amp%C3%A8re

 REGLA DE LA MANO DERECHA

Extienda la mano derecha con los dedos apuntando en la dirección del campo B y el pulgar apuntando en la dirección de la velocidad v de la carga en movimiento. La palma abierta está de cara a la fuerza magnética.

Anexo un video que seguramente servirá de más ayuda para que visualices y entiendas este método. Créditos: Javier Delgado - Seletube

 CAMPO MAGNÉTICO PRODUCIDO POR UNA CORRIENTE

Aunque la teoría moderna del magnetismo sostiene que un campo magnético resulta del movimiento de las cargas, la ciencia no siempre ha aceptado esta idea. Es demasiado fácil demostrar que un poderoso imán no ejerce ninguna fuerza sobre una carga estática.

El experimento de Hans Oersted en 1820 para demostrar que las cargas en movimiento y los imanes no interactúan; no obstante, al enviar corriente a través del alambre, una fuerza giratoria actuó sobre la aguja de la brújula hasta que ésta apuntó en una dirección perpendicular al alambre. Más aún, la magnitud de la fuerza dependía de la orientación relativa de la aguja de la brújula y la dirección de la corriente. 

La máxima fuerza de giro se presentó cuando el alambre y la aguja estaban en posición paralela antes de que circulara la corriente. Si inicialmente estaban en posición perpendicular, no se experimentaba ninguna fuerza. Evidentemente se establece un campo magnético debido a la carga en movimiento a través del conductor.

Ampère encontró que existen fuerzas entre 2 conductores por donde circula una corriente. Dos alambres por los que fluía corriente en la misma dirección se atraían entre sí, mientras que corrientes con direcciones opuestas originaban una fuerza de repulsión. 

Faraday descubrió que el movimiento de un imán al acercarse o alejarse de un circuito eléctrico produce una corriente en el circuito. La relación entre los fenómenos magnéticos pueden explicarse en términos de cargas eléctricas en movimiento.

Física (conceptos y aplicaciones)

7ma edición revisada

p. 574

 SISTEMA DE UNIDADES MAGNÉTICAS

La unidad del flujo magnético en el SI es el weber (Wb). La unidad de densidad de flujo debe ser entonces webers por metro cuadrado, que se redefine como tesla (T). Una antigua unidad que todavía se usa hoy es el gauss (G):

1 T=1 Wb/m^2 = 10^4  G

Un campo magnético que tenga una densidad de flujo equivalente a 1 T (1 Wb/m2), ejercerá una fuerza igual a 1 N sobre una carga de 1 C que se mueva en forma perpendicular al campo, con una velocidad de 1 m/s:

1 T=1N/(C*m/s)=1 N/(A*m)

Física, Conceptos y aplicaciones

Paul E. Tippens (7ma edición revisada)

p. 572, 576

 EXPERIMENTO DE OERSTED

La teoría del electromagnetismo fue comprobada y aplicada innumerables veces, pero un experimento que sin duda fue clave para su demostración y que cambió para siempre la percepción de la electricidad y el magnetismo en aquel entonces fue el de Hans Christian Oersted.

En 1820 Hans Christian Oersted, un científico danés, realizó un experimento crucial en la historia de la Física, ya que con él se demostró la unión entre electricidad y magnetismo.

El experimento de Oersted fue muy sencillo: colocó una aguja imantada próxima a un conductor por el que circulaba una  corriente eléctrica. Increíblemente la aguja se desvió evidenciando la presencia de un campo magnético. La conclusión era bastante sencilla: las corrientes eléctricas generan campos magnéticos, demostrándose de esta manera la relación entre corrientes eléctricas y campos magnéticos.

Aquí te dejo un video de una recreación sencilla del experimento de Oersted. Créditos: Cienciabit: Ciencia y Tecnología

https://fisquiweb.es/Videos/Electromagnetismo/Oersted.htm#:~:text=El%20experimento%20de%20Oersted%20fue,que%20circulaba%20una%20corriente%20el%C3%A9ctrica.&text=La%20conclusi%C3%B3n%20era%20bastante%20sencilla,corrientes%20el%C3%A9ctricas%20y%20campos%20magn%C3%A9ticos.

 ELECTROMAGNETISMO (INTRODUCCIÓN E HISTORIA)

En la primera entrada de este blog hice referencia a que los fenómenos eléctricos y magnéticos curiosamente se relacionan en el tipo de materiales en que se manifiestan; bueno, pues la teoría del electromagnetismo demuestra que ambas cosas se tratan de una sola, como si fueran 2 puntos de vista de un mismo fenómeno. 

El electromagnetismo es la rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría. El electromagnetismo describe la interacción de partículas cargadas con campos eléctricos y magnéticos.

Cuando una carga eléctrica está en movimiento crea un campo eléctrico y un campo magnético a su alrededor. Este campo magnético realiza una fuerza sobre cualquier otra carga eléctrica que esté situada dentro de su radio de acción. Esta fuerza que ejerce un campo magnético será la fuerza electromagnética.

Otra cosa en común es que un imán al igual que una batería poseen, normalmente, dos polos (negativo y positivo), en electricidad esto hace referencia a la circulación de electrones a través de un material, cable o componente eléctrico y recordemos que, para que funcionen correctamente las conexiones entre componentes, estos deben conectarse entre polos opuestos, de otra forma el circuito no sirve. Quizás esto se deba igualmente a las fuerzas de atracción y repulsión, ¿no crees?

Aquí te va un video para que conozcas un poco de los antecedentes históricos del electromagnetismo e información extra en un formato más entretenido.

Créditos: Date un Vlog

 

https://www.fundacionendesa.org/es/recursos/a201908-que-es-el-electromagnetismo

https://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo#:~:text=El%20electromagnetismo%20es%20la%20rama,magn%C3%A9ticos%20en%20una%20sola%20teor%C3%ADa.&text=Los%20fundamentos%20de%20la%20teor%C3%ADa,James%20Clerk%20Maxwell%20en%201865.

 CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES SEGÚN SU PERMEABILIDAD RELATIVA

Los materiales con una permeabilidad relativa ligeramente menor que la unidad tienen la propiedad de ser repelidos por un imán fuerte. Se dice que tales materiales son diamagnéticos, y la propiedad recibe el nombre de diamagnetismo.

Por otra parte, los materiales con una permeabilidad ligeramente mayor que la del vacío se dice que son paramagnéticos. Estos materiales son atraídos débilmente por un material poderoso.

Sólo unos materiales, como el hierro, cobalto, níquel, acero y aleaciones de estos metales, tienen permeabilidades extremadamente altas, que van desde algunos cientos hasta varios miles de veces mayores que la correspondiente al espacio vacío. De dichos materiales, que son fuertemente atraídos por un imán, se dice que son ferromagnéticos.

Con los conceptos anteriormente planteados tenemos que la atracción y repulsión de los materiales depende de su permeabilidad relativa y ésta (como vimos en la publicación pasada), a su vez, condiciona a la densidad del flujo del campo magnético hacia un objeto. Con esto podemos concluir que si un objeto es atraído por un imán, significa que las líneas del campo magnético del magneto se concentran atravesando al cuerpo del objeto.

Física, conceptos y aplicaciones

Paul E. Tippens (7ma edición revisada)

p. 574

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 PERMEABILIDAD MAGNÉTICA

Es el medio a través del cual pasan las líneas de flujo magnético, pero también se le llama así a la capacidad que tienen los materiales, medios o sustancias de afectar y ser afectados por los campos magnéticos, así como la capacidad de convertirse en fuentes de estos, es decir, capacidad para crearlos sin la necesidad de corrientes externas.

Cuanto mayor sea la permeabilidad del medio, más líneas de flujo pasarán a través de la unidad de área.

Esta magnitud está definida por la relación entre la inducción magnética (también llamada densidad de flujo magnético) y la excitación magnética que estén incidiendo en el interior del material, y es representada por el símbolo μ:

H=intensidad del campo magnético

Un ejemplo para entender la permeabilidad magnética es observar cómo se comporta un campo magnético cuando un material no magnético (vidrio, madera, plástico, etc.) y un material altamente permeable (como el hierro dulce). El flujo del campo no cambia al pasar por el material magnético, pero cuando pasa por el material permeable se deforma y contiene su circulación a lo largo de aquel material; aquí te va una imagen de ejemplo:

Lo anterior también nos ayudará a entender qué es la densidad de flujo, observa que las líneas del campo se amontonan (densidad) en el trozo de hierro y pasan (flujo) a través de él, aquí ocurre lo que llamamos inducción.

La permeabilidad del espacio libre (vacío) se denota por μ₀ y tiene la siguiente magnitud en unidades del SI:

μ₀=4π*10-7 Wb/A*M = 4π*10-7 T*m/A

La razón de la permeabilidad del material respecto a la correspondiente al vacío se llama permeabilidad relativa y se expresa de la siguiente forma:

 μ_r=μ/μ₀

https://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad_magn%C3%A9tica#:~:text=En%20f%C3%ADsica%20se%20le%20denomina,la%20necesidad%20de%20corrientes%20externas.

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg9QVosduDQ2h34wxxDJejuj3umaB-1jJVGpQjT4fBLv3KVh0PTXfB5hbZVZzVtlCgvM_f0l2mKse5g8upuSoopCl1Hu3rWcnZFyCkONDoE3j1KHMXz4jIy_fLQGg7YD6u0z4BqyCk9ZqA/s312/descarga.jpg

Física, conceptos y aplicaciones

Paul E. Tippens (7ma edición revisada)

p. 573

DENSIDAD DEL FLUJO MAGNÉTICO

En secciones pasadas mencioné que al campo magnético se le suele representar con líneas y curvas que salen de los cuerpos, estas líneas tienen sus propias características como el sentido en el que van y su densidad. La densidad del flujo magnético en una región de un campo magnético es el número de líneas de flujo que pasan a través de una unidad de área perpendicular en esa región.

Muchos autores también lo conocen como "campo B" o "inducción magnética". Se indica con las unidades de medida "tesla" (unidad SI) o "gauss" (10 000 gauss = 1 tesla).

El flujo de campo magnético está relacionado con el número de líneas de campo magnético que atraviesan determinada superficie de área A. Como se muestra en la siguiente figura. Cuánto mayor sea el número de líneas de campo, mayor será el valor del flujo magnético.

La densidad de flujo magnético (B) es un vector que representa la intensidad, dirección y sentido del campo magnético en algún punto.

En la figura anterior, N es una recta normal a la superficie y forma un ángulo θ con el vector inducción magnética B. El flujo del vector inducción magnética Φ a través de la superficie plana de área A se define por la expresión:

Φ = Flujo Magnético, su unidad es el weber (Wb)

B = Densidad del flujo magnético, en el SI se mide en (Wb/m²)

A = Área sobre la que actúa el flujo magnético, se expresa en metros cuadrados (m²)

Aquí tienes un problema que servirá de ejemplo para la aplicación de la fórmula anterior:

Una espira de 30 cm de ancho por 10 cm de largo forma un ángulo de 30° con el plano de la espira. Determinar el flujo magnético que penetra por la espira debido a un campo magnético cuya densidad de flujo es de 2 Teslas.

Datos:

B=2T=2Wb/m²

θ=60°

Convertimos el largo y ancho a metros:

a=(30cm)(1m/100cm)=0.3m

l=(10cm)(1m/100cm)=0.1m

El dato del área sería:

A=(0.3m)(0.1m)=0.03m²

Obtener el flujo magnético:

Colocando la fórmula de la densidad de flujo magnético

B=Φ/Acosθ

Despejando al flujo magnético Φ:

Φ=BAcosθ

Sustituyendo datos en la fórmula:

Φ=(2Wb/m² )(0.03m² )cos60°=0.03Wb      Φ=0.03Wb         

https://www.fisimat.com.mx/densidad-de-flujo-magnetico/

REPRESENTACIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO

Ya te he mostrado en unas imágenes cómo es que podemos ver los efectos que produce el campo magnético de un imán y de la Tierra.

En la siguiente imagen observarás qué ocurre cuando interactúan las fuerzas de atracción y de repulsión entre dos objetos a nivel de sus respectivos campos magnéticos.

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEht4n5Tykg9DAN0et7o5fAvMMbEmooNTaWUHTR0mcxs5QVtbnrfKGURjhtobDxd7TNCShercOqx9oqNeNYbzzvewWTCs3fIEAzuBIsxWQ-Ce7f-eCPXt-7ZU72i47yv9X8i0zjhe4UCNdU/s445/campo.jpg

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEht1bkuns7f5S0rDF3rQyJ_3NfYvVJfdlaNBuoAc8MABo114JDjYuOb_wSxORswdWJFEX379lOSq6veHxvT6PukEpg4bu3W4pmB_IGlSCTCtstaMFippENvW58jP2QZ7Ir0t1v-tKpWMQA/s1125/Magnetismo-propiedades-reaccion.jpg

IMANES (NATURALES Y ARTIFICIALES)

IMANES

Se conoce como imán a un cuerpo de cualquier material capaz de producir un campo magnético (natural o artificialmente) y atraer hacia sí o ser atraído hacia otro imán o hacia cualquier otro cuerpo de hierro, cobalto u otros metales ferromagnéticos.

IMANES NATURALES:

Un imán natural es un mineral con propiedades magnéticas (magnetita).

IMANES ARTIFICIALES:

En la naturaleza hay sustancia que poseen magnetismo natural pero hay otras a las que el hombre les puede comunicar dichas propiedades obteniendo imanes artificiales. Los métodos para obtener imanes artificiales son:

1. Por frotamiento: un objeto de acero frotado con un imán adquiere propiedades magnéticas.
2. Por contacto: Una aguja es atraída por un imán. La aguja sostenida por éste puede atraer a otra y ésta última a más. Separada la primera del imán el efecto puede permanecer.
3. Por inducción: Si una barra de hierro o acero se coloca cerca de un imán sin hacer contacto con él, podrá  atraer a alfileres, por ejemplo.
4. Por acción de una corriente eléctrica: Si arrollamos a una barra de acero un hilo de cobre por el que circula una corriente eléctrica, construimos un imán que puede resultar en determinadas condiciones muy potente.

https://concepto.de/iman/#:~:text=Se%20conoce%20como%20im%C3%A1n%20a,cobalto%20u%20otros%20metales%20ferromagn%C3%A9ticos.

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjEo7_AUbJw1QRt6ZdduTqGh-u4-XEbs2SrKxJ0P7_zDTQikgHLfs2Z01vAV2xRZ8UMe9V9AF3D4ugRac0F5rZC4cr53RrwdV278u5j6Gv-vyL1Ud8SmeTTdH3flwX36gi9wvycuedPmL0/s538/ee50a37f31dd7ff8b49c39e731eccbb9.png

https://es.wikipedia.org/wiki/Im%C3%A1n

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgEYv4_7l_Tbv9UBnXkCg_u-8uDu4MCWZtnXiKQR5j5ku4VHNTjm3EnU_Gjq7uB1ePrGqOA_ON_-Ty5-3g704CZ8YlhnhCLHJUWBnDMwx5Rj8yxjC8WqaaI9SpsrEcbD9GPzCImFW_4Os8/s700/magnetita.jpg

http://www.100ciaquimica.net/exper/expsefi/esf48.htm#:~:text=En%20la%20naturaleza%20hay%20sustancia,un%20im%C3%A1n%20adquiere%20propiedades%20magn%C3%A9ticas.

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhnBKt9VPl9MN2fE7NkApcjy4OfN2lkNT5meaXTNae1hue3gALNeK5HxJEiTKqgfvPySZ9jWzLpNEl5WEWP9TTnIwsTHbqMwHLDtLHsyAPFfD2GxA6B3IOj22akJPx6U9lvP3lH99WWkAA/s211/iman+3.jpg