1. Plantel Vista Hermosa
Física II
Grupo 402
José Ramsés Medina Arciga
Daniel Alejandro Carrillo Ordaz
Junio 2016
Bloque IV: Relacionas la electricidad con el
magnetismo
3. INTRODUCCIÓN
En este tema daremos a conocer el concepto de
mecánica que estudia los fenómenos eléctricos y
magnéticos que se unen en una sola teoría
aportada por Michel James.
El electromagnetismo es una teoría de fuerzas; es
decir, las explicaciones y predicciones que provee
se basan en magnitudes físicas angulares o
tensoriales dependientes de la dirección en el
espacio y del tiempo. También daremos a
conocer la introducción electromagnética, la ley de
Newton, ley de Lentes y circuitos RAC.
5. ANTECEDENTES HISTORICOS DEL
MAGNETISMO
• Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por
los antiguos griegos. Se dice que por primera vez
se observaron en la ciudad de Magnesia del
Meandro en Asia Menor, de ahí el término
magnetismo. Sabían que ciertas piedras atraían el
hierro, y que los trocitos de hierro atraídos atraían
a su vez a otros. Estas se denominaron imanes
naturales.
• El primer filósofo que estudió el fenómeno del
magnetismo fue Tales de Mileto, filósofo griego que
vivió entre 625 a. C. y 545 a. C.1 En China, la
primera referencia a este fenómeno se encuentra
en un manuscrito del siglo IV a. C.
6. • El científico Shen Kua (1031-1095) escribió sobre
la brújula de aguja magnética y mejoró la precision
en la navegación empleando el concepto
astronómico del norte absoluto. Hacia el siglo XII
los chinos ya habían desarrollado la técnica lo
suficiente Como para utilizar la brújula para mejorar
la navegación. Alexander Neckham fue el primer
europeo en conseguir desarrollar esta técnica en
1187.
• El conocimiento del magnetismo se mantuvo
limitado a los imanes hasta que en 1820 Hans
Christian, profesor de la Universidad de
Copenhague, descubrió que un hilo conductor
sobre el que circulaba una corriente que ejercía
una perturbación magnética a su alrededor, que
llegaba a poder mover una aguja magnética situada
en ese entorno.
7. DEFINICION DE MAGNETISMO
• El magnetismo o energía magnética es un
fenómeno natural por el cual los objetos ejercen
fuerzas de atracción o repulsión sobre otros
materiales. Hay algunos materiales conocidos que
han presentado propiedades magnéticas
detectables fácilmente como el níquel, hierro,
cobalto y sus aleaciones que comúnmente se
llaman imanes. Sin embargo todos los materiales
son influidos, de mayor o menor forma, por la
presencia de un campo magnético.
8. El magnetismo también tiene otras
manifestaciones en física, particularmente
como uno de los 2 componentes de la
radiación electromagnética, como por ejemplo,
la luz.
El magnetismo es un fenómeno físico por el que
los materiales ejercen fuerzas de atracción o
repulsión sobre otros materiales.
9. APLICACIONES DEL
MAGNETISMO
• Los campos magnéticos se emplean para
controlar las trayectorias de partículas cargadas
en dispositivos como los aceleradores de
partículas o los espectrógrafos de masas. Los
motores eléctricos y lo generadores de
electricidad, por ejemplo:
Los electroimanes la base del motor eléctrico y el
transformador.
10. Las aplicaciones de los electroimanes
Los electroimanes tienen multitud de aplicaciones
prácticas:
-En aparatos y dispositivos eléctricos, como los
altavoces, el antiguo telégrafo Morse o el timbre de
campana, entre otros.
-En dispositivos electrónicos como los relés, que
controlan el paso de la corriente eléctrica
-En muchos procesos industriales; por ejemplo, para
la sujeción o el movimiento de piezas de hierro, o
para separar el hierro y el acero de otros materiales
11. TIPOS DE IMANES
• IMANES NATURALES: se refiere a minerales
naturales, los cuales tienen la propiedad de atraer
elementos como el hierro, el níquel, etc. La magnetita
es un imán de este tipo, compuesto por óxido ferroso
férrico, cuya particularidad principal consiste en
atraer fragmentos de hierro natural.
• IMANES ARTIFICIALES: esta denominación recae
sobre aquellos cuerpos magnéticos que, tras
friccionarlos con magnetita se transforman de
manera artificial en imanes
• IMANES TEMPORALES: los imanes temporales
están conformados por hierro dulce y se caracterizan
por poseer una atracción magnética de corta
duración.
12. • IMANES CERÁMICOS O FERRITAS. Esta clase
de imanes tiene un aspecto liso y color grisáceo.
Suelen ser de los más utilizados debido a su
maleabilidad. Aunque, por otro lado, al ser frágiles,
corren el riesgo de romperse con facilidad.
• IMANES DE ALNICO: el nombre deriva de una
contracción de las palabras: aluminio, níquel y
cobalto, elementos de los que se compone. Esta
clase de imanes presentan un buen
comportamiento frente a la presencia de altas
temperaturas, sin embargo, no cuentan con
considerable fuerza.
13. • IMANES PERMANENTES: con este término se
alude a aquellos imanes constituidos por acero, los
cuales conservan la propiedad magnética por un
tiempo perdurable.
• IMANES DE TIERRAS RARAS: esta clase de
imanes se subdividen en dos categorías de
acuerdo al material químico del que se compone:
•Neodimio: están formados por hierro, neodimio y
boro. Presentan una oxidación fácil, y se utilizan en
aquellos casos donde las temperaturas no
alcanzan los 80º C.
•Samario cobalto: no suelen oxidarse de manera fácil,
aunque el precio al que cotizan es muy elevado.
15. Un campo magnético es una descripción
matemática de la influencia magnética de las
corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos.
El campo magnético en cualquier punto está
especificado por dos valores, la dirección y la
magnitud; de tal forma que es un campo vectorial.
Específicamente, el campo magnético es un vector
axial, como lo son los momentos mecánicos y los
campos rotacionales. El campo magnético es más
comúnmente definido en términos de la fuerza de
Lorentz ejercida en cargas eléctricas. Campo
magnético puede referirse a dos separados pero
muy relacionados símbolos B y H.
CAMPO MAGNETICO
16. Los campos magnéticos son producidos por
cualquier carga eléctrica en movimiento y el
momento magnético intrínseco de las partículas
elementales asociadas con una propiedad cuántica
fundamental, su espín. En la relatividad especial,
campos eléctricos y magnéticos son dos aspectos
interrelacionados de un objeto, llamado el tensor
electromagnético. Las fuerzas magnéticas dan
información sobre la carga que lleva un material a
través del efecto Hall. La interacción de los campos
magnéticos en dispositivos eléctricos tales como
transformadores es estudiada en la disciplina de
circuitos magnéticos
18. TEORÍA MODERNA DEL MAGNETISMO
En general se acepta que el magnetismo de la
materia es el resultado del movimiento de los
electrones en los átomos de las sustancias. De ser
así, el magnetismo es una propiedad de la carga en
movimiento y está estrechamente relacionado con el
fenómeno eléctrico. De acuerdo con la teoría clásica,
los átomos individuales de una sustancia magnética
son, en efecto, diminutos imanes con polos norte y
sur.
La polaridad magnética de los átomos se basa
principalmente en el espín de los electrones y se
debe, solo en parte, a sus movimientos orbitales
alrededor del núcleo.
19. Los átomos en un material magnético están
agrupados en microscópicas regiones magnéticas
conocidas como dominios. Se piensa que todos los
átomos dentro de un dominio están polarizados
magnéticamente a lo largo de un eje cristalino. En
un material no magnetizado, estos dominios se
orientan en direcciones al azar
Se usa un punto para indicar que una flecha está
dirigida hacia afuera del papel, y una cruz indica
una dirección hacia adentro del papel. Si un gran
número de dominios se orientan en la misma
dirección, el material mostrara fuertes propiedades
magnéticas.
20.
21. La tierra se comporta como un imán permanente
cuyos polos no coinciden con los geográficos y
cuyas líneas de flujo no son siempre paralelas a
los meridianos.
El campo magnético que genera la tierra fue
descubierto en el siglo II al colgar de un hilo una
barra de imán natural y comprobar que siempre
se quedaba orientada en una dirección que
coincidía aproximadamente con la norte-sur. Al
extremo que quedaba orientado al norte se le
denominó polo norte y su contrario polo sur
MAGNETISMO TERRESTRE
22. • se descubrió que la tierra se comporta como un
gigantesco imán permanente con sus polos,
definidos como el polo norte magnético y al polo
sur magnético, situados cerca de los polos
geográficos pero sin coincidir con ellos. Estos
polos no permanecen fijos, variando su posición
con los años. La declinación magnética: líneas
isógonas
La diferencia de ángulo entre el norte magnético
y el geográfico recibe el nombre de declinación
magnética o variación magnética. El valor de
este ángulo no es constante en todos los puntos
de la tierra.
23. • Esta variación se representa en los mapas
mediante las denominadas líneas isógonas que
son las que representan puntos con igual
declinación magnética.
A la declinación magnética en un punto dado o en
una zona concreta se la denomina declinación
magnética local y se representa en las rosas
magnéticas de todas las cartas náuticas de la
zona en cuestión en grados y minutos.
25. CONCEPTO DE ELECTROMAGNETISMO
• Rama de la física que estudia las relaciones entre la
electricidad y el magnetismo, es decir, el campo
magnético creado por la corriente eléctrica y el
efecto de un campo magnético sobre una corriente
eléctrica.
• Dentro de esta rama se hallan, por el hecho de
basarse en las leyes del electromagnetismo, la
electrodinámica y la inducción electromagnética,
que tratan, respectivamente, de las acciones
pondero motrices entre las corrientes eléctricas y de
las fuerzas electromotrices inducidas en un circuito
por la variación del flujo electromagnético.
26. DESARROLLO HISTORICO
• El fenómeno del magnetismo se conoce desde
tiempos antiguos. La piedra imán o magnetita,
un óxido de hierro que tiene la propiedad de
atraer los objetos de hierro, ya era conocida por
los griegos, los romanos y los chinos.Tales de
Mileto, matemático, astrónomo y filosofo griego
observo que al frotar el ámbar con seda sé
producían chispas y el ámbar adquiría la
capacidad de atraer partículas de pelusa y de
paja.
27. • La palabra griega para el ámbar es el electrón,
de ella se deriva las palabras electricidad,
electrón y electrónica. Noto la fuerza de
atracción entre trozos de una roca magnética
natural llamada piedra de imán que se encontró
en un lugar llamado magnesia, de cuyo nombre
se derivan las palabras magneto y magnetismo.
• En el siglo XIII, el erudito francés Petrus
Peregrinus realizó importantes investigaciones
sobre los imanes. Tales de Mileto fue pionero en
la electricidad y el magnetismo, pero su interés
como el de otros contemporáneos era filosófico
que practico. Sin embargo, el primer estudio
científico de los fenómenos eléctricos no
apareció hasta el 1600 d.C.,
30. campo magnético producido por una
corriente eléctrica en un conductor recto
• Una vez establecido que las corrientes eléctricas
producen campos magnéticos, interesó establecer
expresiones operativas que permitan calcular el
campo creado por algunos tipos de corriente.
Lógicamente, después de la experiencia de
Oersted, el primer caso que se estudió fue la
corriente rectilínea.
31. • El resultado de la experiencia de Oersted
indica que el campo magnético producido por
una corriente rectilínea es perpendicular a
dicha corriente. Además, el magnetismo
natural muestra que las líneas de fuerza son
cerradas en todas las experiencias. Por lo
tanto, teniendo en cuenta la geometría de la
situación, es lógico plantear que las líneas del
campo deben ser circunferencias contenidas
en planos perpendiculares a la corriente y con
el centro en el conductor.
32. • La veracidad de esta hipótesis se puede
comprobar sencillamente colocando una brújula
en diversas posiciones alrededor de la corriente
o espolvoreando en un plano perpendicular a la
corriente limaduras de hierro, que se imantan y
dibujan la líneas del campo magnético.
33. • Se constata también que el sentido de las líneas
del campo magnético verifica respecto del de la
corriente la llamada regla de la mano derecha o
de cualquier rosca (como la de un tornillo o un
sacacorchos), que ilustra el dibujo adjunto. Esta
regla tiene en cuenta que, como es lógico, si se
invierte el sentido de la corriente eléctrica,
también se invierte el sentido de circulación del
campo magnético.
34. • Utilizamos la ley de Biot y Savart para calcular el
campo magnético B producido por un conductor
rectilíneo por el que circula una corriente de
intensidad I
• Hilo Finito:
Hilo infinito: q1= -p/2 y q2 = p/2
35. campo magnético producido por una
corriente eléctrica en un conductor una
espira
• En muchos dispositivos que utilizan una corriente
para crear un campo magnético, tales como un
electroimán o un transformador, el hilo que
transporta la corriente está arrollado en forma de
bobina formada por muchas espiras. Estudiaremos,
en primer lugar, el campo creado por una espira.
36. • Utilizamos la ley de Biot y Savart para calcular el
campo magnético B producido por una espira
circular por la que circula una corriente de
intensidad I, en el centro y en un punto de su eje.
• Espira en centro:
• Espira en eje (a una distancia x del centro):
37. Polaridad de una espira:
• El espectro magnético resultante se parece mucho
al de un imán recto con sus polos norte y sur. La
cara norte de una corriente circular, considerada
ésta como un imán, es aquella de donde salen las
líneas de fuerza y la cara sur es aquella otra por
donde entran dichas líneas.
• 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 de la
que se deriva esta otra: una cara es norte cuando
un observador situado frente a ella ve circular la
corriente en sentido anti horario y es sur en el
caso contrario.
38. campo magnético producido por una
corriente eléctrica en un conductor un
solenoide
• El campo magnético creado por un solenoide tiene
las líneas de fuerza en su interior, son
perpendiculares al plano de la espira y cerradas
sobre sí mismas
39. • De acuerdo con la regla de la mano derecha,
para determinar el sentido del vector inducción,
bastara coger la espira en uno cualquiera de sus
puntos con el dedo pulgar señalando el sentido
de la corriente y verificar el giro de los restantes
dedos de la mano
40. • Ese será el sentido del vector inducción. Puesto
que una corriente eléctrica se comporta de forma
similar a un imán, vamos a ver como pueden
determinarse sus polos magnéticos para el caso
de una espira, solenoide, etc. Como regla
general puede establecerse que en toda espira,
si la corriente que la recorre tiene sentido
antihorario cuando se la observa frontalmente,
esa cara es NORTE, en tanto si el sentido de
circulación es horario.
41. • La densidad de flujo magnético en un solenoide
se calcula mediante:
B= µNI / L
• Donde:
• B= densidad de flujo magnético en teslas (T)
• µ= permeabilidad del medio que rodea al
conductor en Tm/A
• I= intensidad de la corriente que circula por el
conductor en ampere (A)
• N= numero de vueltas
• L= longitud de solenoide en metros(m)
42. Inducción electromagnética y su relevancia
en la electrificación
• La inducción electromagnética es el fenómeno que
origina la producción de una fuerza electromotriz en
un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético
variable, o bien en un medio móvil respecto a un
campo magnético estático no uniforme. Es así que,
cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce
una corriente inducida. Este fenómeno fue
descubierto por Michael Faraday en 1831, quien lo
expresó indicando que la magnitud de la tensión
inducida es proporcional a la variación del flujo
magnético (Ley de Faraday).
43. • Una corriente eléctrica puede ser producida por
medio de un campo magnético cambiante, por lo
contrario un campo magnético constante no
puede generara corriente.
• La corriente generada en el circuito secundario,
solo se produce en el instante cuando el campo
magnético sobre de la bobina secundaria
cambia, es decir, el circuito secundario se
maneja como si una fuente fem se conectara a
este por un periodo de tiempo muy corto, por lo
tanto se dice que se produce una Fem inducida
en el circuito secundario debido al campo
magnético cambiante.
44. CONCLUSIONES
Podemos decir que la Hidráulica es la ciencia
en cargada del estudio de las
manifestaciones del magnetismo y la energía
simultáneamente puesto que la corriente
aislante produce un campo genérico muy
parecido al producido por un imán.
Podemos mencionar que su estudio ha sido
de gran importancia para la humanidad ya
que ha permitido la electrificación del mundo
y la evolución de éste, ya que nos permite la
creación de nuevas tecnologías para el
progreso de la ciencia y de la humanidad.
45. REFERENCIAS
• Torres, I. (2007). Matemáticas II. México. Pasajes.
• Villanueva, G. (2000). Aplicaciones Matemáticas.
México. Trillados.
• Las Matemáticas. (2011). Análisis de Datos.
Recuperado desde
http://electronicchool.blogspot.mx/2012/01/lacirc
unferencia.html, el 19 de abril 2013.
• WIKIPEDIA. (2015). Número. Recuperado desde
https://es.wikipedia.org/wiki/Número , el 12 de
mayo de 2015.
