Conceptos Clave del Magnetismo y su Aplicación
Expresión Matemática de la Ley de Ampère
Permeabilidad en el Vacío
Permeabilidad Magnética
La permeabilidad magnética es la capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través de ella campos magnéticos. Está dada por la relación entre la inducción magnética existente y la intensidad de campo magnético que aparece en el interior de dicho material.
El Weber (Wb)
El weber o weberio (símbolo Wb) es la unidad de flujo magnético o flujo de inducción magnética en el Sistema Internacional de Unidades. Equivale al flujo magnético que, al atravesar un circuito de una sola espira, produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 voltio si se anula dicho flujo en 1 segundo por decrecimiento uniforme.
Clasificación de los Imanes
En la industria, una barra de metal se imanta al someterla a la acción de un campo magnético producido por un solenoide en el que circula una corriente eléctrica. Si la barra es de hierro dulce, se imanta, pero la imantación cesa al momento de interrumpir la corriente; por ello, recibe el nombre de imán temporal. Cuando la barra es de acero templado, adquiere una imantación la cual persiste incluso después de que la corriente eléctrica se interrumpe en el solenoide, con lo cual se tiene un imán permanente.
Propiedades de los Imanes
- Los imanes tienen dos polos, llamados norte y sur. Los polos del mismo nombre se repelen y los de distinto nombre se atraen.
- Si se aproxima una varilla de hierro a un imán, esta se induce y adquiere propiedades magnéticas.
- El calor hace que se pierdan las propiedades magnéticas.
- La fuerza ejercida por un polo magnético sobre otro varía de forma inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.
- Si el imán tiene forma de varilla y se parte, cada trozo se convierte en un nuevo imán.
Teoría Molecular del Magnetismo
La teoría molecular del magnetismo, o teoría atómica del magnetismo, indica que muchos cuerpos están compuestos de moléculas muy pequeñas. La teoría explica la diferencia de respuesta a la influencia del magnetismo entre el hierro y el acero. Un trozo de hierro se convierte fácilmente en imán, pero, una vez que se retira de la fuente que provocó su magnetismo, pierde sus propiedades magnéticas. El acero se comporta diferente: magnetizarlo es bastante difícil, pero, una vez que se logró, conservará estas propiedades por mucho tiempo.
Con esto podemos decir: el hierro se convierte en un imán temporal, mientras que el acero se convertirá en un imán permanente. Retomando la teoría, esto se debe a que el hierro tiene sus moléculas sueltas y se alinean fácilmente. El acero tiene sus moléculas tan bien constituidas que no es tan fácil que se alineen, pero, por lo mismo, cuando lo hacen, no pueden volver a desordenarse.
Campo Magnético
El campo magnético es el efecto sobre una región del espacio, generado por una corriente eléctrica o un imán, en la que una carga eléctrica puntual de valor (q), que se desplaza a una velocidad (v), experimenta los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad (v) como al campo (B). Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente ecuación:
Inducción Magnética
La inducción magnética es el proceso mediante el cual los campos magnéticos generan campos eléctricos. Al generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una corriente eléctrica en el conductor.
Ciclotrón
Un ciclotrón es un tipo de acelerador de partículas. El método directo de acelerar iones utilizando la diferencia de potencial presentaba grandes dificultades experimentales asociadas a los campos eléctricos intensos.
Ley de Ampère
En física del magnetismo, la ley de Ampère relaciona un campo magnético estático con la causa que lo produce, es decir, una corriente eléctrica estacionaria. La ley de Ampère explica que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es igual a la corriente que recorre ese contorno.
El campo magnético es un campo angular con forma circular, cuyas líneas encierran la corriente. La dirección del campo en un punto es tangencial al círculo que encierra la corriente.
Solenoide
Un solenoide es cualquier dispositivo físico capaz de crear una zona de campo magnético uniforme.
Ley de Biot-Savart
La ley de Biot-Savart relaciona los campos magnéticos con las corrientes que los crean. De una manera similar a como la ley de Coulomb relaciona los campos eléctricos con las cargas puntuales que las crean. La obtención del campo magnético resultante de una distribución de corrientes implica un producto vectorial, y cuando la distancia desde la corriente al punto del campo está variando continuamente, se convierte inherentemente en un problema de cálculo diferencial.
Magnetismo
El magnetismo es un fenómeno por el que los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales.
Experimento de Oersted
El experimento de Oersted consiste en pasar una corriente proveniente de una pila a través de un cable. Al acercar una aguja imantada, esta se desvía. De esta forma, se demostró que la corriente produce un campo magnético.
Campo magnético es un campo vectorial: porque los electrones que circulan por el productor y generan el campo eléctrico se mueven según la polaridad, es decir, siempre es de negativo a positivo.
Comparación entre Campos Magnéticos y Eléctricos
- Son perpendiculares entre ellos.
- El campo eléctrico y el magnético se unen y forman luz (ondas electromagnéticas).
- Un campo magnético variable genera un campo eléctrico, y un campo eléctrico variable genera un campo magnético.
Magnetismo en las Sustancias
El magnetismo en las sustancias se da cuando el material está en un fuerte campo magnético producido por un imán permanente o por una corriente eléctrica, o cuando el material tiene propiedades magnéticas y, al fundirlo, se enfría en presencia de algún campo magnético.
¿Cómo se Manifiesta el Campo Magnético de un Imán?
Se manifiesta atrayendo o rechazando a otro imán o cuerpo ferroso que se encuentre en dicho campo.
¿Cómo se Representa Gráficamente el Campo Magnético de un Imán?
Se representa mediante líneas de fuerza, que son líneas imaginarias, cerradas, que van desde el polo norte al polo sur, por fuera del imán, y en sentido contrario en el interior de este.
¿Qué es un Imán?
Un imán es un material que tiene la capacidad de producir un campo magnético en su exterior, el cual es capaz de atraer al hierro, así como también al níquel y al cobalto.