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Investigacion Fue durante este tiempo que formuló la ley de su homónimo. Construyeron el primer telégrafo electromecánico en 1833, que conectaba el observatorio con el instituto de física de Gotinga. Gauss ordenó la construcción de un observatorio magnético en el jardín del observatorio, y con Weber fundó el Magnetischer Verein (asociación magnética), que apoyó las mediciones del campo magnético de la Tierra en muchas regiones del mundo. Desarrolló un método para medir la intensidad horizonta
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
Subido el 18/11/2021
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Video recomendado: En el siguiente video (min 2:20 a min 4:15 ) se puede ver un experimento que muestra cómo son las líneas de campo magnético en un imán: https://www.youtube.com/watch?v=XCbSF-ZenKo&t=18s
El concepto de campo magnético hace referencia a que determinados materiales o partículas experimentan una fuerza de atracción o repulsión al estar en las inmediaciones del campo. Esto quiere decir que el imán es capaz de generar una fuerza a distancia o, en otras palabras, sin contacto directo.
¿Qué es lo que genera un campo magnético? Una carga o conjunto de cargas en movimiento (es decir, una corriente eléctrica) producen un campo magnético. A continuación, una segunda corriente o carga en movimiento responde a ese campo magnético, con lo que experimenta una fuerza magnética
¿Por qué una carga en movimiento genera un campo magnético? No se sabe. Es simplemente un hecho que se ha observado.
¿Cómo el imán permanente genera un campo magnético? En el interior de un imán permanente, hay un movimiento coordinado de algunos electrones atómicos, a diferencia de un material no magnetizado en el que los movimientos no están coordinados. Estos electrones que se mueven de “forma coordinada” son las cargas en movimiento que generan el campo magnético.
¿Por qué un campo magnético atrae metales? El video que se presentó al principio muestra en el minuto 2:15 que ciertos metales, que no están magnetizados, están formados por “dominios”. Cada dominio tiene una orientación magnética diferente debido a cómo se organizan los movimientos de sus electrones. Esto se puede entender como que cada dominio representa un “pequeño imán”.
Cuando este metal se sumerge dentro del campo magnético de un imán permanente, experimenta fuerzas que tienden a alinear a cada uno de los “pequeños imanes”.
En esta nueva situación, el polo norte del imán permanente experimentará una fuerza de atracción con el nuevo polo sur del metal.
El sentido de giro del campo magnético se puede deducir observando el sentido de circulación de la corriente y utilizando la regla de la mano derecha
Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente. Los electroimanes generalmente consisten en un gran número de espiras de alambre, muy próximas entre sí que crean el campo magnético. La siguiente imagen (idéntica a la anterior) representa un electroimán y se lo conoce con el nombre de solenoide o bobina.
Las espiras de alambre a menudo se enrollan alrededor de un núcleo magnético hecho de un material ferromagnético , como el hierro; el núcleo magnético concentra el flujo magnético y hace que el imán sea más potente.
El material del núcleo del imán (generalmente hierro) se compone de pequeñas regiones llamadas dominios magnéticos (como se explicó anteriormente) que actúan como pequeños imanes. Antes de que la corriente en el electroimán se active, los dominios en el núcleo de hierro están en direcciones al azar, por lo que sus campos magnéticos pequeños se anulan entre sí, y el hierro aún no tiene un campo magnético de gran escala. Cuando una corriente pasa a través de las espiras de alambre envueltas alrededor del núcleo, su campo magnético penetra en el hierro, y hace que los dominios giren, alineándose en paralelo al campo magnético, por lo que sus campos magnéticos
Cuando una carga se mueve dentro de un campo magnético experimenta una fuerza magnética. ¿Cómo conocer la magnitud y la dirección de esa fuerza?
En la figura anterior se observa un campo magnético y una partícula q con carga positiva que se desplaza a una velocidad que posee una dirección distinta a la del
campo. En la figura también se observa la componente de perpendicular al campo:
. Por último podemos ver la dirección de la fuerza magnética.
Fuerza magnética
La Fuerza magnética es igual al producto vectorial entre la magnitud de la carga por la velocidad de la carga y el campo magnético. Recordar que la dirección del producto vectorial viene dada por la regla de la mano derecha. Si la carga es negativa, el sentido de la fuerza magnética es opuesta a la de la regla de la mano derecha. Es importante aclarar que esta ecuación no se deduce teóricamente, sino que es una observación basada en experimentos.
Para pensar: ¿Qué ocurre si la velocidad de la carga es paralela al campo magnético? ¿Y si es perpendicular? Repasar producto vectorial.
Para pensar: Teniendo en cuenta el campo magnético que genera un conductor por el que circula corriente. ¿Qué ocurre si se coloca otro conductor en el que circule una corriente en el mismo sentido que el anterior? ¿y si la corriente circula en sentido contrario?
Para definir el flujo magnético pensemos en una espira que es atravesada de forma perpendicular por un campo magnético uniforme (dirección e intensidad constante).
Simbolizamos el área de la espira con la letra A. El flujo magnético se simboliza como (phi). Para este caso particular que estamos tratando:
Flujo magnético
El flujo magnético es igual a la intensidad del campo magnético (B) por el área de la espira (A). Este concepto se puede entender como “la cantidad de campo magnético
Otra forma de obtener un flujo magnético variable en el tiempo es mantener el campo magnético estacionario y mover la espira, como se observa en el siguiente GIF:
La definición simbólica de la ley de Faraday-Lenz es la siguiente:
Fem inducida: Ley de Faraday-Lenz
Si profundizamos más, en el primer GIF se induce una fem y se prende la lamparita dado que el circuito está cerrado. Por lo tanto, hay una circulación de corriente por la espira. Esta corriente genera su propio campo magnético. Lenz explicó que este nuevo campo magnético se va a oponer a la causa que lo generó. Esto se ve reflejado en el símbolo “-” de la ecuación.
Tratemos de comprender este concepto: supongamos que la parte roja del imán es el polo Norte, cuando acercamos este polo a la espira se induce una corriente en la misma, esta corriente genera un campo magnético. Ahora podemos pensar que la espira es también un imán, ya que está generando un campo magnético. Lenz nos dice que el polo norte de la espira va a estar orientado hacia el polo norte del electroimán. En la siguiente imagen se puede observar esto, la diferencia es que en vez de un electroimán se tiene un imán permanente y en vez de una espira se tiene un bobinado.
Entonces se enfrentan polo norte con polo norte, esto trae como consecuencia que la bobina tienda a expulsar al imán. Cuando el imán se esté alejando de la bobina, la
Libros Sears, Zemansky (2009) Física universitaria con física moderna Serway, R. A., Jewett, J. W. (2008) Física para ciencias e ingeniería.
