1. FISICA II
IMANES Y POLOS MAGNETICOS
Un imán (del francés aimant) es un cuerpo o dispositivo con un campo
magnético significativo, de forma que tiende a alinearse con otros
imanes (por ejemplo, con el campo magnético terrestre).
Suele llamarse imán a cualquier objeto que produce un campo
magnético externo. Un imán permanente es un material que, cuando
se lo coloca en un campo magnético suficientemente intenso, no sólo
produce un campo magnético propio o inducido, sino que continúa
produciendo campo inducido aún después de ser retirado del campo
aplicado.
2. POLOS MAGNETICOS
En los Imanes, la máxima fuerza de atracción se halla en sus
extremos, llamados polos. Un imán consta de dos polos,
denominados polo norte y polo sur. Los polos iguales se repelen y
los polos distintos se atraen. No existen polos aislados (mono polo
magnético), y por lo tanto, si un imán se rompe en dos partes, se
forman dos nuevos imanes, cada uno con su polo norte y su polo
sur, aunque la fuerza de atracción del imán disminuye.
Entre ambos polos se crean líneas de fuerza, siendo estas líneas
cerradas, por lo que en el interior del imán también van de un polo
al otro.
3. Electromagnetismo y la fuente
de campos magnéticos
El nombre de campo magnético o intensidad del
campo magnético se aplica a dos magnitudes:
La excitación magnética o campo H es la
primera de ellas, desde el punto de vista histórico,
y se representa con H.
La inducción magnética o campo B, que en la
actualidad se considera el auténtico campo
magnético, y se representa con B.
El campo H se ha considerado tradicionalmente el
campo principal, ya que se puede relacionar con
unas cargas, masas o polos magnéticos por medio
de una ley similar a la de Coulomb para la
electricidad.
4. Fuente de campo magnético
Un campo magnético tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas
es una corriente eléctrica de convección, que da lugar a un campo
magnético estático. Por otro lado una corriente de desplazamiento
origina un campo magnético variante en el tiempo, incluso aunque
aquella sea estacionaria.
La relación entre el campo magnético y una corriente eléctrica está
dada por la ley de Ampère. El caso más general, que incluye a la
corriente de desplazamiento, lo da la ley de Ampère-Maxwell.
5. Materiales magnéticos
Los materiales magnéticos se caracterizan por su permeabilidad μ,
que es la relación entre el
Campo de inducción magnética y el campo magnético dentro del
material:
6.
Anti ferromagnetismo
Los materiales antiferromagnéticos tienen un estado natural en el cual los
espines atómicos de átomos adyacentes son opuestos, de manera que el
momento magnético neto es nulo.
Este estado natural hace difícil que el material se magnetice, aunque de
todas formas adopta una permeabilidad relativa ligeramente mayor que 1.
Ferromagnetismo.
En los materiales ferro magnéticos los momentos magnéticos individuales
de grandes grupos de átomos o moléculas se mantienen lineados entre sí
debido a un fuerte acoplamiento, aún en ausencia de campo exterior. Estos
grupos se denominan dominios, y actúan como un pequeño imán
permanente.
7. Fuerzas magnéticas y cables
conductores de corriente
Fuerza magnética inducida en un cable conductor
Es la fuerza o campo magnético que experimenta un conductor
cuando este se aproxima a una fuente magnetica generadora.
Primera Ley de la mano derecha
Si un cable conductor está en presencia de un campo magnético, se
ejerce una fuerza sobre el cable de una magnitud dada por la
siguiente fórmula:
F = iBLsenα
Donde:
i = corriente que circula por el cable
B = campo magnético
L = longitud del cable
α = ángulo entre la dirección de la corriente y la dirección del campo
magnético.
8. Aplicaciones del
electromagnetismo
Se aplica en Instrumentos de medida:
a- Galvanómetro: Formados por una o varias espiras que llevan
acoplada una aguja imantada. La espira está inmersa en el campo
magnético creado por un imán.
Cuando el circuito está abierto, no pasa corriente por el aparato y la
aguja imantada señala el cero de la escala.
9. EL CAMPO MAGNÉTICO DE LA
TIERRA
El origen del campo magnético terrestre según la teoría
comúnmente aceptada es la generación del campo magnético por el
efecto dianmico. Esta teoría muestra como un fluido conductor en
movimiento (como es el magma terrestre) puede generar y
mantener un campo electromagnetico como el de la tierra
Otra teoría que explica la causa del magnetismo terrestre es que la tierra
contiene una gran cantidad de depósitos de mineral de hierro
http://www.youtube.com/watch?v=g7OLYcICCD8
10. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
La inducción electromagnética es el fenómeno que origina
la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje)
en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético
variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo
magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es
un conductor, se produce una corriente inducida. Este
fenómeno fue descubierto por Michael Faraday quién lo
expresó indicando que la magnitud del voltaje inducido es
proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de
Faraday).
De forma más general, las ecuaciones que describen el fenómeno
son:
11. FEM INDUCIDAS: LEY DE FARADAY Y LEY
DE LENZ
Ley de Lenz
"Cuando varía el flujo magnético que atraviesa una bobina, esta
reacciona de tal manera que se opone a la causa que produjo la
variación"
Es decir, si el flujo aumenta, la bobina lo disminuirá; si disminuye lo
aumentará. Para conseguir estos efectos, tendrá que generar
corrientes que, a su vez, creen flujo que se oponga a la variación.
Se dice que en la bobina ha aparecido una CORRIENTE
INDUCIDA, y, por lo tanto, UNA FUERZA ELECTROMOTRIZ
INDUCIDA
Ley de faraday
La Ley de Lenz solamente habla de la forma en que se comporta la bobina
pero no dice nada acerca de la magnitud de la corriente o de la fuerza
electromotriz inducida. Faraday llegó a la conclusión que esta (la fuerza
electromotriz E) es:
http://www.youtube.com/watch?v=Q_8jOJMICFs
12. GENERADORES Y FEM INVERSA.
Un alambre conductor dispuesto en forma de espiral en el interior de un
fuerte campo magnético producido por un imán genera una intensidad
cuando es sometida a movimiento.
Principio del generador AC
http://www.youtube.com/watch?v=Pv85cEEDJYc
Generador DC
la velocidad de rotación controla el flujo de la corriente en la armadura,
deben usarse aparatos especiales para arrancar los motores de
corriente continua. Cuando la armadura está parada, ésta no tiene
realmente resistencia, y si se aplica el voltaje de funcionamiento normal,
se producirá una gran corriente, que podría dañar el conmutador y las
bobinas de la armadura. El medio normal de prevenir estos daños es el
uso de una resistencia de encendido conectada en serie a la armadura,
para disminuir la corriente antes de que el motor consiga desarrollar el
voltaje inducido adecuado. Cuando el motor acelera, la resistencia se
reduce gradualmente, tanto de forma manual como automática.
http://www.youtube.com/watch?v=IoRCI77bsRU
13. EL TRANSFORMADOR
transformador es un dispositivo que se encarga de "transformar" el
voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otra diferente
amplitud, que entrega a su salida.Se compone de un núcleo de
hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de
alambre conductor.
Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan:
Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada
y Bobina secundaria o "secundario" a aquella que entrega el voltaje
transformado.
14. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS.
James Clerk Maxwell fue el primero en hacer la observación teórica
de que un campo electromagnético variable admite una solución
cuya ecuación de movimiento se corresponde a la de una onda
Por otro lado los primeros experimentos para detectar físicamente las
ondas electromagnéticas fueron llevados a cabo por Heinrich Hertz en
1888, gracias a que fue el primero en construir un aparato que emitía y
detectaba ondas electromagnéticas VHF y UHF.
http://www.youtube.com/watch?v=MJsEr9T99Vk&NR=1