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Magnetismo
- 1. Mgnetismo Los fenómenosmagnéticosfueronconocidosporprimeravezporlosgriegosa travésde un mineral llamadoMagnetita(de haysurge el terminomagnetismo).se descubrioenmedioOriente enla ciudadde Magnesiaera la primerapiedraenatraer particulasde hierro. En el siglo XVIwiliamGilbertcreiaque losfenómenosgravitacionaleserandebidosaprincipios magnéticosyaque la tierraera unimángigantescocon polosyecuadormagnéticos,porloque se dedicoa estudiarel comportamientode imanesesféricosescribióunlibroal cual llamo“De Magnete” A la civilisaciónchinase lesimputadoshechosrelevantes:el descubrimientodel campomagnético terrestre yla invenciónde labrújula. Los beneficiosutilizaronlargamentelabrújulaensus viajescomercialesensusnaves. Cristóbal Colónlabrújulaensuviaje al nuevomundodescubietocómolaagujaimantadano marca exactamente el norte geográficosinoque existe unadesviaciónmagnética. Ampare expicóque doscorrienteseléctricasconla mismadirecciónyenhilosparalelosse atraen, mientrasque sissonde direcciónesopuestasse repelen. Faraday observóque siempre que el ímanolabobinaestuvieranenmovimiento;se genera corriente eléctrica,fenómenoque posteriormente llamariamoscorriente inducida,alavezque vislumbrólaslíneasde fuerzamagnéticaal espacirlimadurade hierroenunpapel colocadosobre un imán. Maxwell demostrólarelaciónentre lasfuerzaseléctricasymagnéticasydescubrióque laluzes precisamente unfenómenoelectromagnético. Hertz descubriólasondaselectromagnéticasyMarconi juntocon Teslasupieronutilizarlasparael uso de la “Radio” Paul Dirac en1931 en susartículo “singualridadescuánticasenel campoelectromagnético” sugiere laexistenciadel “monopolomagnético”paradeterminarunasimetríasentre el campo para determinarunasimetríaentre el campoeléctricoyel magnéticosiguiendolasecucionesde Maxwell. El monopolomagneticoloque buscaesencontraral final de todasesasdivisionesuna partícula magnéticaconun solopolo el norte o el sur. El electromagnetismo Tiene susprincipoioschinosaprincipiosdel año2000 a.C.Otra parte de la historiase remontaa losantiguosGriegosque observaronlosfenómenoseléctricosymagnéticosposiblemente enel año 700 a.C. Hasta principiosdel sigloXIX loscientíficosestablecieronque laeéctricidadyel magnétismoson enefectofenómenosrealizadosen1820.
- 2. El descubrimientocientíficobásicologradoporEdisonmejoroel desarrollode lossitemasde comunicaciónmodernoscomoradio,radary televisión. Caracterisiticas de los imanes Un iman estoda sustanciaque posee oha adquiridolapropiedadde atraerel hierro. Es imposible tenerimánconunsolopolosi losdividimosvamosatenerque cada parte tiene un polodiferente. Tipos de imanes Segúnsuorigen: ImanesNaturales:se refiere amineralesnaturalesloscualestienenlapropiedadde atraer elementoscomoel hierro,el niquel,etc. La magnetitaesimánde este tipocompuestoporóxidoferroso férricocuyaparticularidad principal consiste enatraerfragmentosde hierronatural. Imanesartificiales:estadenominaciónrecae sobre aquelloscuerposmagnéticosque tras friccionarlosconmagnetitase transformande maneraartificial enimanes. Segúnlaperduraciónde suspropiedadesmagnéticas: Imanestemporales:losimanestemporalesestánconformadosporhierrodulce yse caracterizan por poseerunaatracciónmagnéticade corta duración Imanespermanentes:coneste términose alude aaquellosimanesconstituidosporacero,los cualesconservanlapropiedadmagnéticaporuntiempoperdurable. ImanesPermanentes:unimanpermanenteesaquel que puede serimantadoyque escapaz de generarun campomagnéticopersistente. Campo Magnético Se trata de un campoque ejerce fuerzas(denominadas magnéticas) sobre losmateriales.Al igual que el campoeléctrico tambiénesuncapo vectorial,peroque noproduce ningunefecto sobre cargas en reposo,sinembargoel campomagneticotiene influenciasobre cargaseléctricasenmovimiento. El campo magnéticose denominaconlaletraB y se mide en Tesla. En representacióngráfica
- 3. La existenciadel campomagnéticode latierraesconocidadesde muyantiguoporsus aplicaciones a la navegaciónatravésde labrújula.En el año 1600 el inglesWilliamGilbertpublicolaobra tituladade Magnete donde tallounimánde forma de bolay estudióladistribucióndel campo magnéticoensusuperficie. El campo magneticode laTierraes similaral de uniman de barrainclinado11 gradosrespectoal eje de rotaciónde la Tierra.Los camposmagnéticosrodeana lascorriente eléctricasde modoque supone que esascorrienteseléctricascirculantesenel núcleofundidode laTierrasonel origendel campo magnético Declinación magnética de la Tierra. La declinaciónmagneticaenunpuntodado de la tierraesel ángulocomprendidoentre norte magnéticolocal yel norte verdadero(onorte geográfico).Ladeclinaciónmagnéticavariasegúnel lugary con el paso del tiempo.Enunsentidomásamplioeste terminonosremiteala discordancia entre losmodelosidealesylarealidadya laideade margenesde errory fallosde calcuoloen sistemasde medidasupuestamenteracionales. Teoría de Max Weber: El magnetismosegúnMax Weberse debe aimanesmoleculares puesdecíaque unimánse puede partir indefinidamente ycualquierade laspartescontinuasiendounimáne inclusoental particiónse puede llegaralamoléculadel imányéstaconservasuspolosmagnéticoscomo caractrística fundamental de losmismos. Electromagnetismo Volta: La pilavoltaicaconsiste de treintadiscosde metal separadosporpañoshumedecidosconagua salada. AlessandroVoltacomunicasudescubrimientode lapilaaRoyal Socitylondinense el 20de marzo de 1800, la correspondiente carta fue leidael 29de juniodel mismoañoytras varias repoducionesdelinventose le otorgoavoltaes correspondiente credito.
- 4. Oersted: Realizoporprimeravezunexperimentoque mostrólaexistenciade unarelación entre laelectricidadyel magnetismo. En1813 había predichoesarelaciónyen 1820 mientraspreparabasuclase de fisicaenlauniversidadde Copenhauge comprobóque al moverunabrújulacerca de un cable que conduciacorriente electricalaagujatendía a orientarse paraquedarenuna posiciónperpendiculara la direccióndel cable. Henry: Descubriódeformaindependiente ysimultaneaaFaradayque un campo magneticovariable induce unafuerzaelectromotriz.Enparticularobservoque si unconductorse mueve perpendicularmente auncampomagnético aparece unadiferenciade potenciaentre los extremosdel conductor. Faraday: Es mejorconocidopor sutrabajo relacionado por la electricidadyel magnetismo.Faraday despuesde que doshombresdiscutierany experimentaranparahacerun motorelectrico se puso de acuerdoy con su ayudalogrocrear dos disposotivosque producianloque el denomino:Rotaciónelectromagnetica. Tesla: La Bobinade Tesla:Es un transformadorde núcleode aire que produce elevadovoltajeabajacorriente electrica.El voltaje estanelevadoque lograsuperarla tensiónde rupturadel aire y poreso se venrayosazules saliendode labobina.
- 5. Lenz Estudiolaconductividadeléctricaydescubrióel efectoconocido como efectoJoule conindependenciade laexperenciasy conclusionesaque este respectollegóel cientificoque le dioel nombre.La leyde Lenz enunciadaen1883 fue lagran aportación de Lenz a losestudioselectromagnéticos;estaleypermite determinarel sentidode lacorriente inducidaporunavariacióndel flujoaborcadopor uncircuito. Ampère Descubriolasleyesque hacenposible el movimientode unaagujamagnéticaprovocadopor una corriente eléctricaloque hizoposible el funcionamientode losactualesaparatosde mediciónde corriente electrica. Maxwell Unificólasfuerzaseléctrica ymagnéticamediantecuatroecuacionesmatemáticas.También comprobósu relaciónconla velocidadde laluz,laconstante eléctricadivididaentre laconstante magnéticada exactamente lavelocidadde laluz. Descripción cualitativa del campo magnético. Conductor Recto Mediante el usode un segmentode alambre el cual tiene unalongitud I ytiene unarestrnasversal A, este alambre rectotrasladauna corriente I a travésde un campomagnéticouniforme B degamosque este alambre se encuentrade maneraperpendicularal campomagnéticouniformey el alambre tiene unacurvaturahacia laizquierda cualquierportadorde unacarga seraejercidopor una fuerzade magnitud dadapor Fmax = qvd B enla cual Vd esla velocidadde lacarga en arranque de una forma muysencillase pude obtenerel total de lafuerzaejercidasobre el alambre por el campo,simplemete se debe multiplicarlafuerzaejercidasobre unportadorde carga por el campo,por el númerode portadesque estanpresentesunsegmentoespecificodel alambreoen la longitudtotal del alambre. Conductor en espiral.
- 6. Ahorautilicemosunaesprial rectangularlacua ltrasladaunacorriente Iatravezde uncampo magnéticouniforme lasfuerzaque estanpresentesenlosextrmosde lalongitudbase tienenuna magnitudde cerodebidoa quel alambre estaenformaparalelaal campomagnético. Se sabe que la direcciónde lafuerzaF1 que se encunetraenenel ladoizquierdodel espiral se dirige hacialaderechay la fuerzaF2 que se encuentraenel ladoderechode laespiral tiene una direcciónhacialaizquierda. Solenoide Cuandoun alambre rectose curve de maneraque forma varias espiralesmuycercanasenforma de bobinaa est aestructurao dispositivose le denominasolenoideoelectroimán,estaestructura o dispositivocuandose le aplicaunacorriente eléctricatomalaspropiedadesde unimánycuando se le dejade aplicarunacorriente eléctricadejade tenerestaspropiedadeshastaque se vuelvaa aplicaruna corriente. Inducción electromagnética. Cuandomovemosunimánpermanete porel interiorde lasespirasde unabobinasolenoide(A) formadapor espirasde alambre de cobre se generade inmediatounafuerzaelectromotriz(FEM) esdecirque aparece una corriente eléctricafluyendoporlasespirasde labobinaproducidaporla inducciónmagnéticadel imánenmovimiento. Si al circuitode esa bobina(A) le conectamosunasegundabobina(B) amodode carga eléctricala corriente al ciercularporesa otra bobinacreaa su alrededoruncampoelectromagnéticocapazde inducira su vezcorriente electricaenunatercerabobina.