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El magnetismo

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Title: Slide 1 Author: Francisco Soto Eguibar Last modified by: Francisco Soto Eguibar Created Date: 7/27/2007 9:07:48 PM Document presentation format – PowerPoint PPT presentation

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Title: El magnetismo


1
El magnetismo
2
http//www.licimep.org/Prepas.htm fsotoeguibar_at_ya
hoo.com
3
  • Física conceptual (segunda edición). Paul G.
    Hewitt. Addison-Wesley Iberoamericana, 1995.
  • El mundo de la física. Cargas y campos
    eléctricos. Ana María Cetto et al. Editorial
    Trillas, México, 1979.
  • El mundo de la física. Corrientes eléctricas y
    fenómenos electromagnéticos. Ana María Cetto et
    al. Editorial Trillas, México, 1979.
  • Principios de física. Curso de introducción.
    Virgilio Beltran y Eliezer Braun. Editorial
    Trillas, México, 1971.
  • Física. Fundamentos y fronteras. Roberto
    Stollberg y Faith Fitch Hill. Publicaciones
    Cultural, México 1994
  • Física. Physical Science Study Committee. Segunda
    edición. Editorial Reverté, 1967.
  • Física. Robert Resnick, David Halliday y Kenneth
    S. Krane. CECSA, México, 2005.

4
El magnetismo
  • Introducción
  • Los imanes. Los polos magnéticos
  • El campo magnético
  • Las fuerzas magnéticas que se ejercen sobre una
    partícula cargada en movimiento
  • Las fuerzas magnéticas que se ejercen sobre un
    alambre que transporta una corriente eléctrica
  • La corriente eléctrica y el campo magnético. El
    experimento de Oërsted
  • La ley de Biot y Savart
  • La ley de Ampere

5
Introducción
En Física se conoce como magnetismo a uno de los
fenómenos por medio de los cuales los materiales
ejercen fuerzas atractivas o repulsivas sobre
otros materiales. El magnetismo forma junto con
la fuerza eléctrica una de las fuerzas
fundamentales de la física, el electromagnetismo.
6
Introducción
Hay muchas similitudes entre los fenómenos
electrostáticos y los fenómenos magnéticos sin
embargo, como veremos más adelante, también hay
diferencias fundamentales. La fuerza magnética es
más complicada que la fuerza eléctrica
7
Un poco de historía
  • La ciencia del magnetismo se originó en la
    antiguedad.
  • Nació de la observación de que ciertas piedras
    naturales se atraían entre sí y también a
    pequeños trozos de metal (el hierro), pero no
    otros como el oro o la plata.
  • El término "magnetismo" proviene del nombre de
    una región (Magnesia) en Asia menor, una de las
    localidades donde se descubrieron esas piedras.

8
Un poco de historía
  • La brújula. Los Chinos hacia el año 1000.
  • Petrus Peregrinus. 1269
  • William Gilbert. 1600 Propuso que la Tierra era
    un imán gigante
  • John Michell. 1750
  • Charles Augustin Coulomb. 1780

9
El magnetismo
Hoy el descubrimiento del magnetismo tiene
aplicaciones prácticas de gran utilidad, desde
los imanes pequeños del "refrigerador" hasta la
cinta magnética para grabar y los discos de
computadora. Los físicos usan el magnetismo de
los núcleos del átomo para obtener imágenes de
los órganos internos del cuerpo humano. Las
naves espaciales han medido el magnetismo de la
Tierra y de otros planetas para conocer la
estructura interna de éstos.
10
El magnetismo
  • Todo imán posee dos polos, norte y sur,
    independiente de la forma que tenga el cuerpo.
  • Estos polos ejercen fuerzas entre sí, de manera
    análoga a lo que ocurre con las cargas
    eléctricas.
  • El norte geográfico terrestre coincide con el
    polo sur magnético, y el sur geográfico con el
    norte magnético

11
El magnetismo
  • Solamente dos minerales realmente tiene
    propiedades magnéticas per se
  • La magnetita Fe3O4
  • La pirita magnética Fe1-xS

12
Fuerza entre los polos de los imanes
Los polos iguales se repelen, los polos distintos
se atraen
.
13
La tierra, un gigantesco imán
El campo magnético de la tierra es como una
pequeña pero poderosa barra magnética ubicada
cerca del centro de la tierra y inclinada 11º con
respecto al eje de rotación de la tierra. El
magnetismo en la tierra lo podemos visualizar
como líneas de fuerza del campo magnético que
indican la presencia de una fuerza magnética en
cualquier punto del espacio. La brújula esta
influida por este campo ya que su aguja rota y se
detiene cuando esta paralela a las líneas de
fuerza en dirección Norte-Sur.
14
Los imánes
Si se cuelga un imán de barra de un cordel atado
a la parte central funcionará como una brujula.
El extremo que apunta hacía el norte se llama
polo norte y el que apunta hacía el sur polo
sur. Todo imán tiene un polo norte y un polo sur.
15
Clasificación de los materiales según sus
propiedades magnéticas
  • Hay sustancias que no tiene ninguna propiedad
    magnética La madera, los plásticos, etc.
  • Hay sustancias con fuertes propiedades
    magnéticas La mayoría de los metales, etc.

.
16
Clasificación de los materiales según sus
propiedades magnéticas
  • Las sustancias magnéticas se clasifican en
  • Ferromagnéticas
  • Paramagnéticas
  • Diamagnéticas
  • Ferrimagnéticas
  • Antiferromagnéticas

.
17
Clasificación de los materiales según sus
propiedades magnéticas Ferromagnetismo
.
Materiales que tienen una fuerte atracción
magnética cuando son sujetos a un campo magnético.
18
Clasificación de los materiales según sus
propiedades magnéticas Paramagnetismo
.
Materiales que tienen una respuesta muy débil
cuando son sujetos a un campo magnético.
19
Clasificación de los materiales según sus
propiedades magnéticas Diamagnetismo
.
Materiales que son repelidos cuando son sujetos a
un campo magnético.
20
Fuerza entre los polos de los imanes
.
21
Fuerza entre los polos de los imanes
La fuerza entre los polos de un imán se parece
mucho a la fuerza eléctrica, pero
.
22
Los polos magnéticos
Si partes un imán, te vuelve a quedar un nuevo
imán, con polo norte y polo sur. Si lo vuelves a
hacer, sucede lo mismo Y así .. Hasta llegar a
los átomos mismos ad-infinitum
23
Los polos magnéticos
24
Los polos magnéticos
No existen polos magnéticos aislados
25
Los polos magnéticos
No existen polos magnéticos aislados
Al menos, no hasta ahora, ..
26
El campo magnético
27
El campo magnético
28
El campo magnético
La dirección del campo magnético corresponde a la
que indica el polo norte de una brújula en
cualquier punto de su interior. Se determina así
las líneas de campo magnético
29
El campo magnético
30
El campo magnético
31
La fuerza magnética
32
La fuerza magnética
33
La fuerza magnética
34
La fuerza magnética
35
La fuerza magnética
36
La fuerza magnética
37
La fuerza magnética
38
La fuerza magnética
39
De nuevo el campo magnético
40
El campo magnético
41
Las unidades del campo magnético
42
El campo magnético
43
Las unidades del campo magnético
44
Nikola TESLA
Nikola Tesla (en cirílico serbio ??????
?????) 10 de julio de 1856 al 7 de enero de
1943 Inventor, físico, ingeniero mecánico e
ingeniero eléctrico. Nació en Smiljan, hoy
Croacia etnicamente serbio.
45
La fuerza magnética y el campo magnético
46
La fuerza magnética y el campo magnético
47
La fuerza magnética y el campo magnético
La magnitud dirección y sentido de la fuerza
magnética que actúa sobre la carga, depende de la
dirección relativa entre la partícula y el campo
magnético
48
La fuerza magnética y el campo magnético
Si la velocidad de la partícula es paralela a la
dirección del campo magnético, el campo no ejerce
fuerza.
49
La fuerza magnética y el campo magnético
La fuerza magnética es perpendicular al plano
formado por la velocidad de la partícula y el
campo magnético
50
La fuerza magnética y el campo magnético
Si la partícula es de carga negativa, la fuerza
va en dirección contraria
Una partícula negativa dentro de un campo
magnético
Una partícula positiva dentro de un campo
magnético
51
Ejemplos
52
El campo magnético. Ejemplo
53
El campo magnético. Ejemplo
54
El campo magnético. Ejemplo
55
El campo magnético. Ejemplo
56
El campo magnético. Ejemplo
57
La fuerza magnética. Ejemplo
58
La fuerza magnética. Ejemplo
59
La fuerza magnética. Ejemplo
60
La fuerza magnética. Ejemplo
61
La fuerza magnética. Ejemplo
62
La fuerza magnética. Ejemplo
63
La intensidad del campo magnético en el Universo
64
La intensidad del campo magnético
  • Los potholes en el campo magnético alrededor de
    nuestra Sistema Solar son de 0.01 nanotesla
  • En espacio exterior la densidad magnética del
    flujo está entre 0.1 y 10 nanoteslas (10-10 T y
    10-8 T)
  • En la tierra el campo magnético en la latitud de
    50 es de 58 µT (5.810-5 T) y en el ecuador de
    31 µT (3.110-5 T)
  • En una mancha solar es de 0.15 T
  • Un imán grande de una bocina de 14 kilogramos
    tendrá 1 T
  • Un imán moderno tiene una fuerza de cerca de 1.25
    T

65
La intensidad del campo magnético
  • Los sistemas médicos de resonancia magnética
    utilizan densidades del campo a partir del 1.5 a
    3 T en la práctica, experimental hasta 7 T
  • El campo magnético continuo más fuerte producido
    en un laboratorio (USA), 45 T
  • El campo magnético pulsado más fuerte, obtenido
    con técnicas no destructivas en un laboratorio
    (USA), 100 T
  • El campo magnético pulsado más fuerte, obtenido
    siempre con explosivos en un laboratorio, 2800 T

66
La intensidad del campo magnético
  • En una estrella de neutrones de 1 a 100
    megateslas (106 T a 108 T)
  • En un magnetar, 0.1 a 100 gigateslas (108 T a
    1011 T )
  • Fuerza teórica máxima del campo de una estrella
    de neutrón, y por lo tanto el límite superior
    hasta el momento para cualquier fenómeno
    conocido, 10 terateslas (1013 T)

67
Las unidades del campo magnético. El Gauss
68
Comparación entre la fuerza eléctrica y la fuerza
magnética
69
Fuerza eléctrica y fuerza magnética
  • Siempre paralela a la dirección del campo
  • Surge por la existencia de una carga generadora
    Q
  • Actúa sobre una partícula cargada independiente
    que esté en reposo
  • Es perpendicular al plano donde se orienta el
    campo magnético
  • Actúa sobre una partícula en movimiento

70
Fuerza eléctrica y fuerza magnética
  • No realiza trabajo, ya que es perpendicular a la
    velocidad de desplazamiento de la partícula
  • La partícula no incrementa ni disminuye el módulo
    de su velocidad por la presencia de la fuerza
    magnética
  • Realiza trabajo cada vez que desplaza una carga

71
La fuerza de Lorentz
72
La fuerza de Lorentz
Hasta ahora hemos tratado por separado el campo
eléctrico y el campo magnético, pero es claro que
en muchas situaciones tendremos los dos campos a
la vez, qué sucede en ese caso?
Resulta que los campos eléctricos y magnéticos
tiene la increíble propiedad de superponerse
linealmente es decir, la acción de los dos a la
vez es como si uno no se diera cuenta de que
existe el otro y viceversa. Por lo tanto, el
resultado es que se suman vectorialmente.
73
La fuerza de Lorentz
74
La fuerza de Lorentz
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