FISICA - ELECTROMAGNETISMO, Diapositivas de Física

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Electromagnetismo

Gonzalo Suárez Sánchez

Electromagnetismo El electromagnetismo es la rama de la física que estudia la relación entre los fenómenos eléctricos y magnéticos. Explica cómo las cargas eléctricas en movimiento producen campos magnéticos y cómo los campos magnéticos pueden generar corriente eléctrica. El electromagnetismo unifica dos fenómenos:

• Electricidad: relacionada con las cargas eléctricas y la corriente eléctrica.
• Magnetismo: relacionado con los imanes y los campos magnéticos.

Inseparabilidad de los polos magnéticos

Es la propiedad del magnetismo que

establece que los polos de un imán no

pueden existir aislados; es decir, todo imán

siempre posee simultáneamente un polo

norte y un polo sur.

Si un imán se divide en partes más pequeñas,

cada fragmento formará un nuevo imán con

sus propios polos norte y sur.

Consecuencia

No es posible obtener un único polo

magnético aislado llamado monopolo

magnético.

Ejemplo

Al cortar un imán por la mitad: no se separan

los polos, sino que se obtienen dos imanes

más pequeños, cada uno con polo norte y

polo sur.

(CEPRU 2017 - II) Con respecto al magnetismo, la alternativa correcta es: A) El valor de la inducción de campo magnético producido por un conductor de corriente eléctrica no depende del medio en el que se encuentra el conductor. B) Es imposible aislar un polo magnético de un imán. C) Las líneas de inducción del campo magnético tienen un principio y un fin D) El agua el aire y el hierro son sustancias ferromagnéticas. E) En el sistema internacional de unidades la inducción del campo magnético se mide en Gauss.

Campo magnético

El campo magnético es un fenómeno físico originado por imanes, corrientes eléctricas o

cargas eléctricas en movimiento, mediante el cual se producen fuerzas de atracción o

repulsión sobre otros cuerpos magnéticos o cargas en movimiento.

• Es la región del espacio donde se manifiestan los efectos del magnetismo.
• El campo magnético explica por qué: una brújula se orienta hacia el norte, un imán atrae

objetos de hierro y una corriente eléctrica puede generar efectos magnéticos. Este

fenómeno fue observado alrededor de imanes y conductores eléctricos, y constituye la

base del electromagnetismo.

(CEPRU 2015 - II) La unidad de medida de la constante de permeabilidad magnética es: A) 𝑇𝐴 𝑚

B)

𝐴𝑚 𝑇

C)

𝑉𝐴 𝑚

D)

𝑇𝑚 𝐴

E)

𝑉𝑚 𝐴 (CEPRU 2016 - I) En las siguientes proposiciones, escribir (V) si es verdadera o (F) si es falsa. I. Los campos magnéticos son generados por corrientes eléctricas. (^) ( ) II. La permeabilidad magnética del vacío es igual a cero. (^) ( ) III. La unidad de la inducción magnética en el S.I. es el Gauss. (^) ( ) La secuencia correcta, es: A)VFV B)VVV C)FFF D)VVF E)VFF (CEPRU 2015 - I) En las siguientes proposiciones, escribir (V) si es verdadera o (F) si es falsa. La secuencia correcta, es: A)VFV B)VVF C)VFF D)FVF E)FFV

Clasificación de los Materiales Magnéticos Dependiendo de su permeabilidad relativa, los materiales se agrupan en tres categorías principales: Materiales ferromagnéticos: Tienen una permeabilidad muy alta (𝜇𝑟 ≫ 1 ). Son fuertemente atraídos por los imanes y concentran el campo magnético. Ejemplos: hierro, níquel, cobalto y acero. Son esenciales para construir transformadores y motores eléctricos. Materiales paramagnéticos: Tienen una permeabilidad ligeramente superior a la del vacío (𝜇𝑟 > 1 ). Se magnetizan débilmente en la dirección del campo magnético. Ejemplos: aluminio, platino y oxígeno. Materiales diamagnéticos: Tienen una permeabilidad ligeramente menor a la del vacío (𝜇𝑟 < 1 ). Son repelidos levemente por los campos magnéticos. Ejemplos: cobre, agua, oro y bismuto. Los electrones están distribuidos de manera uniforme y no presentan orientación magnética permanente. Estos materiales son débilmente repelidos por un campo magnético. Algunos dipolos magnéticos están orientados al azar. Cuando se aplica un campo magnético, tienden a alinearse parcialmente. Son débilmente atraídos por los imanes. Los dipolos magnéticos están alineados en una misma dirección formando dominios magnéticos. Esto produce una fuerte atracción magnética, como ocurre en el hierro, níquel y cobalto.

Líneas de campo magnético. Las líneas de campo magnético son líneas imaginarias que se utilizan para representar gráficamente la dirección y el sentido del campo magnético en una región del espacio. Características

• Las líneas de campo magnético siempre salen del polo norte e ingresan al polo sur.
• Las líneas de campo magnético son siempre cerradas
• Las líneas de campo magnético nunca se cortan porque si así fuera se anularía el campo magnético en dicho punto.
• A mayor densidad de las líneas de campo magnético mayor es la intensidad del campo magnético.

(CEPRU 2014 - I) En las siguientes proposiciones, escribir (V) si es verdadera o (F) si es falsa. I. Las líneas de fuerza de campo magnético son líneas abiertas.

II. En un imán las líneas de fuerza salen del polo norte (N) magnético e ingresan al polo sur (S) magnético.

III. La inducción magnetica en el sistema internacional de unidades se mide en Gauss.

La secuencia correcta, es: A)FVF B)VVF C)VVV D)FFF E)VFV (CEPRU 2009 - II) Señalar la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. I. La unidad del campo de inducción magnético en el sistema internacional es el Gauss. II. Existe un campo de inducción magnética en un punto, si sobre una carga Q en movimiento que pasa por dicho punto, se ejerce una fuerza magnética perpendicular a la velocidad de la carga. III.Las tangentes en cada uno de los puntos de la línea de inducción magnética indican la dirección del campo de inducción magnética. A)VFV B)FFV C)FVV D)FVF E)VVV

Declinación magnética

La declinación magnética es el ángulo formado

entre el norte geográfico y el sur magnético en un

lugar determinado de la Tierra.

Explicación

• El norte geográfico corresponde al eje de

rotación terrestre.

• El sur magnético es la dirección hacia donde

apunta una brújula.

Como los polos magnéticos no coinciden

exactamente con los polos geográficos, existe una

desviación angular llamada declinación

magnética.

Características

• Puede variar según la ubicación geográfica.
• Cambia lentamente con el tiempo debido a las

variaciones del campo magnético terrestre.

• Se mide en grados. Sur magnético Norte geográfico 𝜃

(CEPRU 2017 - I) De las siguientes proposiciones respecto al campo magnético y permeabilidad magnética escribir (V) si es verdadera o (F) si es falsa. I. (^) Campo magnético es toda región del espacio donde se produce interacciones electrostaticas ( ) II. (^) Las líneas del campo magnético terrestre convencionalmente salen del polo norte e ingresan al polo sur ( ) III. (^) Los materiales se clasifican según su permeabilidad magnética relativa en: ferromagnético, paramagnético y diamagnético. ( ) La secuencia correcta es A) FVV B)VFF C)FFV D)FVF E)FFF (CEPRUI 2009 ) Identificar los enunciados como verdadero (V) o falso (F). I. Las cargas en movimiento inducen campo magnético II. La tierra es un imán enorme, cuyo polo sur magnético coincide con el polo sur geográfico, similar para el polo Norte. III. Polos magnéticos del mismo signo se repelen Señalar la alternativa con la secuencia correcta: A)FFF B)VFV C)FVV D)VVV E)VVF

Interacción magnética La interacción magnética es el fenómeno físico mediante el cual dos cuerpos con propiedades magnéticas ejercen fuerzas de atracción o repulsión entre sí debido a la presencia de un campo magnético. Esta interacción ocurre: entre imanes, entre corrientes eléctricas, o entre un imán y una carga eléctrica en movimiento. Características

• Polos iguales se repelen.
• Polos opuestos se atraen.
• La interacción magnética se transmite mediante el campo magnético.

Experimento de Oersted

El experimento de Oersted fue realizado en 1820

por el físico danés Hans Christian Oersted y

demostró que una corriente eléctrica produce un

campo magnético.

Descripción del experimento

Oersted colocó una brújula cerca de un conductor

por el que circulaba corriente eléctrica. Observó

que, al pasar corriente por el conductor, la aguja

de la brújula se desviaba de su posición normal.

Cuando la corriente se interrumpía, la aguja volvía

a orientarse hacia el norte terrestre.

Conclusión

El experimento permitió concluir que: alrededor

de un conductor con corriente eléctrica se genera

un campo magnético, y que existe una relación

entre electricidad y magnetismo. Este

descubrimiento dio origen al estudio del

electromagnetismo.

Ley de Biot y Savart Establece que una corriente eléctrica produce un campo magnético alrededor del conductor y permite calcular la inducción magnética generada por un elemento de corriente en un punto del espacio. Enunciado La inducción magnética producida por un pequeño elemento de corriente:

• es directamente proporcional a la intensidad de corriente y a la longitud del elemento conductor,
• e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al punto considerado.

Inducción magnética de un conductor rectilíneo infinito

La inducción magnética de un conductor rectilíneo

infinito es el campo magnético producido alrededor

de un conductor muy largo por el cual circula una

corriente eléctrica.

Las líneas de campo magnético forman

circunferencias concéntricas alrededor del conductor

y su sentido se determina mediante la regla de la

mano derecha.

Características

• El campo magnético disminuye al aumentar la

distancia al conductor.

• Las líneas de inducción magnética son

circunferencias alrededor del cable.

• El sentido del campo se obtiene con la regla de la

mano derecha.

Interpretación

• Mayor corriente → mayor campo magnético.
• Mayor distancia → menor campo magnético.