Presentació del tema de camp magnètic de la física de 2n de batxillerat.

1. CAMP MAGNÈTIC

2. Un poquet d’Història…

El fenòmen del magnetisme es va
descobrir a l’Antiguitat a una regió de
l’antiga Grècia anomenada Magnèsia …

3. 

A aquesta regió hi ha un material molt
comú anomenat MAGNETITA… que
té la propietat que és capaç d’atreure
a objectes de ferro …
La composició química
de la magnetita és
Fe 3 O 4 , és un òxid doble
de ferro (II) i ferro (III)

4. 
Segons la tradició va ser descobert per
un pastor quan va adonar-se que, en
acostar la punta de ferro del seu bastó
a una pedra … aquest era atret per ella.

5. 

Als materials com la magnetita se’ls va
anomenar IMANTS (in english:
magnet )
I el nom de la regió de Magnèsia va
donar nom a aquest fenòmen.

6. IMANTS



Els materials dels que estan composts els
imants són els anomenats materials
ferromagnètics :
Han de tenir a la seva composició:
Fe, Ni, Co, Nd
Els imants de Neodimi són els que més
capacitat d’atracció tenen. La seva fórmula
empírica és Nd 2 Fe 14 B (Desenvolupat per la
General Motors en 1982).

7. APLICACIONS DELS
IMANTS

8. LECTOR DE CD

9. LECTOR DE DISC DUR

10. Imant de neodimi i
fluïd magnètic

Utilizat en altaveus

11. PROPIETATS DELS
IMANTS

Tenen major capacitat d’atreure el ferro
als seus extrems, anomenats:
POL NORD i POL SUD
per similitud amb els pols geogràfics.

12. EXPERIÈNCIA D’OESTERD

H.C. Oesterd (1777-1851) va comunicar
el descobriment de que un corrent elèctric
desviava una agulla imantada.

13. 
Si fas click a les fotos es pot veure
aquesta experència!

14. 




Oesterd va comprovar que els corrents
elèctrics produien els mateixos efectes que els
imants …
És a dir, atrauen a llimadures de ferro i
s’atrauen o es repel·len entre elles.
Fins a llavors, els fenòmens elèctrics i
magnètics s’estudiaven separadament.
A partir d’aquest experiment es va comprovar
que estan estretament relacionats.
Posteriorment, Ampère i Maxwell els van
unificar en la TEORIA
ELECTROMAGNÈTICA .

15. EXPLICACIÓ DEL
MAGNETISME NATURAL


Oesterd, segons els seus experiments, va
proposar que el magnetisme natural es
produïa gràcies a petits corrents
tancats a l’interior de la matèria.
Els electrons giren al voltant
del nucli i sobre si mateixos
produïnt els efectes magnètics.

16. 

A la majoria de les substàncies, aquests
petits imants microscopics estan orientats
a l’atzar i els seus efectes es cancel·len.
Però les substàncies ferromagnètiques
tenen aquests petits imants orientats en el
mateix sentit, cosa que fa que aquesta
propietat es pugui observar
macroscòpicament.

17. CAMP MAGNÈTIC




És la pertorbació a l’espai que un imant o un
corrent elèctric produeixen a l’espai que els
envolta.
És un CAMP DE FORCES (camp
(
vectorial ).
Les CAUSES que creen el camp són:
CÀRREGUES EN MOVIMENT (magnitud
(
vectorial ).
Això fa que NO sigui un CAMP CONSERVATIU.

18. REPRESENTACIÓ DEL
CAMP MAGNÈTIC


Les línies del camp magnètic són
tancades
Sempre van del pol nord al pol sud .

20. Als corrents elèctrics segueixen
la regla de la ma dreta

21. BRÚIXOLA
- Va ser inventada a China,
a
aproximadament al siglo IX amb el fi de
determinar les direccions en mar obert.
- Inicialment va consistir en una
agulla imantada surant a una
vasija plena d’aigua.
- Després es substituir la vasija per un eix
rotatori, i afegint una «rosa dels vents»

22. 

Va suposar un gran avenç ja que va
permetre navegar amb temps ennigulat.
L’explicació la va donar Gilbert al 1600
quan va suposar que la Terra és un
gran imant .

23. 

Així el pol nord geogràfic és el pol
sud magnètic i a l’in revés.
Encara que hagi una petita separació
anomenada DECLINACIÓ
MAGNÈTICA .

24. El CAMP MAGNÈTIC TERRESTRE
ens protegeix de les radiacions solars.
 Val 10 -5 T: 100 vegades més feble que el
creat per un imant d’una joguina.
 Provoca el fenomen
de les
AURORES
POLARS:
- BOREALS
- AUSTRALS


25. 



Pèrque una aurora polar es produeix quan un vent
solar, que está format per partícules carregades
procedents del Sol, és guiat pel camp magnètic de la
Terra de manera que incideix en la atmosfera a prop
dels pols, produint una llum difusa projectada en
la ionosfera terrestre.
Els colors de les aurores depenen de l’especie
atòmica o molecular de la atmosfera que las partícules
del vent solar excitan i del nivell d’energia que aquests
àtoms o molècules assoleixen.
Les auroras polars més freqüènts són:
- les d’àtoms d’oxígen , de color verd groguenc .
d’
- El blau s’origina als ions de la molècula d’hidrògen .
d’
En Europa , l’aurora boreal es sol veure amb un to
En
vermell .

26. GRAN ESPECTACLE DE
LA NATURALESA

27. FONTS DEL CAMP
MAGNÈTIC
LLEI DE BIOT I SAVART

28. CAMP MAGNÈTIC CREAT
PER UN ELEMENT DE
CORRENT

29. Permeabilitat magnètica

La permeabilitat magnètica del buit µ 0 és:

K m és la constant magnètica .

30. CAMP MAGNÈTIC CREAT
PER UNA CÀRREGA QUE ES
MOU AMB UNA VELOCITAT

31. CAMP MAGNÈTIC CREAT
PER UNA ESPIRA EN EL
CENTRE

32. FLUX MAGNÈTIC
El flux magnètic que travessa una
superfície tancada és sempre ZERO .
 Aquest fet es deu a que les línies
d’inducció són TANCADES .
 Així, el nombre de
línies que entren dins
una superfície tancada
és el mateix nombre
de línies que en surten.


33. LLEI D’AMPÈRE

És basa en el concepte de
CIRCULACIÓ DEL CAMP
MAGNÈTIC.

34. CAMP MAGNÈTIC CREAT
PER UN CORRENT RECTILINI
INDEFINIT

35. 
s

36. 
CAMP MAGNÈTIC CREAT
PER UN SOLENOIDE
RECTILINI
Helical coil (in English)

37. CAMP MAGNÈTIC CREAT
PER UN SOLENOIDE
TOROIDAL

DD

38. FORÇA DE LORENTZ

Acció del camp mgnètic sobre
càrregues magnètiques en
moviment.
- Si la càrrega està en repòs , no hi
actua cap força .
- Si la càrrega està en moviment
amb una velocitat, experimenta una
força que té les següents
característiques:

39. 





La Força és α |q|, |v| i |B|.
La Força és nul·la si la càrrega entra amb una
velocitat ‖ al camp magnètic .
La Força és màxima si la càrrega entra amb
una velocitat ﬩ al camp magnètic .
Sempre és ﬩ al pla que conté els vectors
velocitat i camp magnètic .
Per tant, la Força és sempre ﬩ a la
trajectòria , per tant, no realitza cap
Treball .
Per ser sempre ﬩ al vector velocitat, NO pot
modificar el mòdul de la velocitat però sí
la trajectòria .

40. 

Tenint en compte totes aquestes dades
experimentals… la fórmula per calcular
la FORÇA és:
I podem utilitzar LA REGLA DE MÀ
ESQUERRA per saber la direcció de la
força en cada cas:

41. 


Aquesta regla s’utilitza si la càrrega és
POSITIVA .
Si la càrrega és NEGATIVA, el resultat
serà el contrari del que ens doni la regla.
Per altre banda, s’ha de tenir en compte
que si en la regió on es mou la càrrega hi
ha un camp elèctric, a més del camp
màgnètic, llavors la Força de Lorentz
serà:

42. 


Per tant, una càrrega elèctrica que entra
dins un camp magnètic té tres
possibilitats de moviment :
1.- Entra ‖ al camp → no es veu
sotmesa a cap força magnètica → no
altera la trajectòria.
2.- Entra ﬩ al camp → es veu sotmesa
a la força de Lorentz que l’obligarà a
seguir una trajectòria circular
i, per tant, en MCU .

43. 
La força de Lorentz fa de força
centrípeta , per tant, podem calcular el
radi de la circumferència descrita per q .

45. 
3.- Entra en oblicu al camp → es veu
sotmesa a la força de Lorentz que
l’obligarà a seguir una trajectòria
helicoïdal .

46. APLICACIONS DE LA
FORÇA DE LORENTZ

ESPECTRÒMETRE DE MASSES.

Aston (1919)

47. 



APLICACIONS:
Determinació i abundància d’isòtops d’un
element químic en una mostra.
Identificació de composts químics a partir
de la seva massa atòmica o molecular.
DESCRIPCIÓ:

48. 
FUNCIONAMENT:

49. 

MILLORA EN EL FUNCIONAMENT.
Va consistir en introduïr un selector de
velocitats abans de fer-los passar per
l’imant.

50. 
RESULTATS:

51. CICLOTRÓ

INVENTOR: E.O. Lawrence (1930)

52. 



APLICACIONS:
Permet accelerar, principalment i protons
deuterons (nuclis d’hidrogen pesant) fins a
aconseguir velocitats molt altes.
S’utilizen per a produïr materials
radioactius amb aplicacions mèdiques .
Per investigar més sobre l’estructura de
la matèria i l’estudi sobre la
Història de l’Univers .

53. 
DESCRIPCIÓ:

54. 
E

55. 
N

56. 
ACCELERADOR LINEAL

57. 
ACCELERADOR CIRCULAR

58. 
ESQUEMA REAL

59. 
ACCELERADOR CIRCULAR REAL

60. ALGUNS ACCELERADORS
IMPORTANTS


ALBA es la instalación española ubicada
en Cerdanyola del Vallès, cerca de Barcelona.
Amb fins
mèdics.

61. 

The ESRF is an international research
institute for cutting-edge science with
photons: Discovery of the structure and
dynamics of our complex world, down to
the single atom.
Ubicat a
Grenoble
(França)

62. 

FERMILAB
Ubicat a Chicago (USA)

63. 

LHC (LARGE HADRONS
COLLIDER) CERN
Ubicat a Geneve (Suïssa)

64. 
Túnel de 37 km sota terra.

65. 
Túnel per dins.

66. 
Els detectors:

ATLAS

67. 
CMS

68. 
Si vols veure més, visita el blog:

www.lafisicaenrosa.blogspot.com

La data: desembre de 2010.

69. FORÇA MAGNÈTICA
SOBRE UN ELEMENT DE
CORRENT.

Utilitzarem la regla de la mà esquerra però
canviant la velocitat per la Intensitat.
 FES CLICK

70. 
La llei física que la calcula és la mateixa
força de Lorentz però amb la dada de
la intensitat de corrent.

71. ACCIÓ DEL CAMP
MAGNÈTIC SOBRE UNA
ESPIRA.

L’espira experimenta un parell de
forces que la fan girar.

72. 
En aquest efecte es basa el
GALVANÒMETRE : aparell que mesura
corrents molt petits:

73. 
També es basen els motors elèctrics:

74. FORCES ENTRE
CORRENTS PARAL·LELS

75. APLICACIONS

TREN DE LEVITACIÓ MAGNÈTICA

77. 
Rosa Mª Rodríguez García-Caro

Professora de física i química


IES ALCÚDIA
ALCÚDIA (MALLORCA)