MAGNETISMO

Reseña  del magnetismo

Se llama magnetismo a la propiedad que tienen algunos cuerpos de atraer limaduras de hierro o acero. Se conoce desde la Antigüedad, época en la que Tales de Mileto ya hablaba sobre la existencia de un óxido de hierro, llamado magnetita, que atraía el hierro con mayor o menor intensidad, lo que dependía de la distancia que separase a ambas materias. Al mismo tiempo observó que, después de estar en contacto con la magnetita, el hierro presentaba también características magnéticas, es decir, se había magnetizado.

Si se espolvorea una superficie con limaduras de hierro, se coloca sobre ellas una barra imantada y se levanta. De esta forma, se observará que la atracción que experimentan las limaduras es máxima en los extremos y nula en el centro. Los extremos se denominan polos del imán, y la parte central, línea neutra. Por ello para poder aprovechar mejor la fuerza de los polos, se da normalmente forma de herradura a los imanes.

En el año 1820, el físico danés Hans Christian Oersted (1777-1851) descubrió que los imanes no son las únicas causas de creación de campos magnéticos, experimentalmente observó que una corriente que circula por un hilo conductor hace que una aguja imantada próxima sufra una desviación. Con esto, se ve que una corriente eléctrica también crea un campo magnético. Oersted ligaba, así, los fenómenos eléctricos y magnéticos, lo que constituyó una nueva disciplina: el electromagnetismo.

El descubrimiento de este científico indica que una corriente eléctrica se comporta como un imán, y si en los imanes dos polos se repelen si son del mismo signo y se atraen si son de signo contrario, dos conductores paralelos por los que circula corriente sufren una repulsión si dichas corrientes son de igual sentido y una atracción si son de sentido contrario.

En el año 1820, el físico danés Hans Christian Oersted (1777-1851) descubrió que los imanes no son las únicas causas de creación de campos magnéticos, experimentalmente observó que una corriente que circula por un hilo conductor hace que una aguja imantada próxima sufra una desviación. Con esto, se ve que una corriente eléctrica también crea un campo magnético. Oersted ligaba, así, los fenómenos eléctricos y magnéticos, lo que constituyó una nueva disciplina: el electromagnetismo.

El descubrimiento de este científico indica que una corriente eléctrica se comporta como un imán, y si en los imanes dos polos se repelen si son del mismo signo y se atraen si son de signo contrario, dos conductores paralelos por los que circula corriente sufren una repulsión si dichas corrientes son de igual sentido y una atracción si son de sentido contrario.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Joseph Henry (1797-1878) físico estadounidense y Michael Faraday (1791-1867) científico británico, realizando sus trabajos por separado, descubrieron que siempre que varía el flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado aparece en éste una corriente eléctrica inducida.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Propiedades de los imanes

La magnetita es un imán natural que, como el resto de los imanes, posee una serie de propiedades.

1ª-. Propiedad

Los imanes atraen algunas sustancias, llamadas sustancias magnéticas, como el hierro y el acero. En cambio, no atraen a otras, como la arena, el cobre o la madera.

2ª-.propiedad

Los imanes tienen dos polos, llamados norte y sur. Los polos de distinto nombre se atraen, y los de mismo nombre se repelen.

3ª-. Propiedad

Si se rompe un imán, cada trozo vuelve hacer otro imán  con dos polos. Pero  ahora, el imán será más débil.

Los imanes son materiales capaces de atraer ciertas sustancias llamadas magnéticas, como el hierro, acero, cobalto y níquel. En cambio, no atraen a otras sustancias como la madera, la arena o el oro.

 

 

 

 

FUERZA
MAGNETICA

Es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz que mide un observador sobre
una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnéticas son producidas
por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que
indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.

La fuerza magnética entre imanes y/o
electroimanes es un efecto residual de la fuerza magnética entre cargas en
movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales
existen microcorrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo
magnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él. Los puntos
de entrada forman un polo y los de salida el otro polo.

Polos magnéticos

La situación de los polos magnéticos está ligeramente desplazada con respecto al eje geográfico. El ángulo formado entre el eje geográfico y el magnético se llama declinación y se representa con la letra griega δ (delta).                                                                                       Como el polo sur magnético no está situado exactamente sobre el polo norte geográfico, los vuelos sobre las regiones árticas tenían dificultades para la orientación. En la actualidad, el sistema de posicionamiento GPS utiliza enlaces con satélites para fijar la posición de un barco o de un avión sobre el globo terrestre.

                             Campo magnetico

El campo magnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica puntual de valor que se desplaza a una velocidad , sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo. Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente igualdad.

donde F es la fuerza, v es la velocidad y B el campo magnético, también llamado inducción magnética y densidad de flujo magnético. (Nótese que tanto F como v y B son magnitudes vectoriales y el producto vectorial es un producto vectorial que tiene como resultante un vector perpendicular tanto a v como a B). El módulo de la fuerza resultante será

La existencia de un campo magnético se pone de relieve gracias a la propiedad localizada en el espacio de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brújula, que evidencia la existencia del campo magnético terrestre, puede ser considerada un magnetómetro.

Densidad magnetica

La inducción magnética o densidad de flujo magnético, cuyo símbolo es B, es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y en algunos textos modernos recibe el nombre de intensidad de campo magnético, ya que es el campo real.

La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el tesla.

Está dado por:
Donde: B es la densidad del flujo magnético generado por una carga que se mueve a una velocidad v a una distancia r de la carga, y u_r es el vector unitario que une la carga con el punto donde se mide B (el punto r).

o bien:

Donde B es la densidad del flujo magnético generado por un conductor por el cual pasa una corriente I, a una distancia r.

La fórmula de esta definición se llama Ley de Biot-Savart, y es en magnetismo la equivalente a la Ley de Coulomb de la electrostática, pues sirve para calcular las fuerzas que actúan en cargas en movimiento.

El campo inducción, B, o densidad de flujo magnético (los tres nombres son equivalentes) es más fundamental en electromagnetismo que el campo H, ya que es el responsable de las fuerzas en las cargas en movimiento y es, por tanto, el equivalente físico a E.

Tipos de imanes

Un imán natural es un mineral con propiedades magnéticas. Está constituido por una sustancia que tiene la propiedad de atraer limaduras de hierro, denominándose a esta propiedad magnetismo o, más propiamente, ferromagnetismo. El elemento constitutivo más común de los imanes naturales

es la magnetita (óxido ferroso férrico, mineral de color negro y brillo metálico que se utiliza como mena de hierro).

Un imán artificial es un cuerpo de material ferromagnético al que se ha comunicado la propiedad del magnetismo, mediante frotamiento con un imán natural, bien por la acción de corrientes eléctricas aplicadas en forma conveniente (electro imanación).

Un imán permanente está fabricado en acero imanado. Es permanente, en contraste con un electroimán, que sólo se comporta como un imán cuando una corriente eléctrica que fluye a través de ella. Los imanes permanentes están hechas de sustancias como la magnetita (Fe ₃ O ₄ ), la más magnética del mineral natural, o de neodimio, una sustancia sintética poderosamente magnética.

Imanes cerámicos o ferritas, fabricados con Bario y Estroncio. Están compuestos de aproximadamente un 80 % de Óxido de Hierro y de un 20% de Óxido de Estroncio (óxidos cerámicos). Son resistentes a muchas sustancias químicas, disolventes y ácidos. Pueden trabajar a temperaturas de -40 º C a 260º C. Las materias primas son de fácil adquisición y de bajo coste. Son resistentes a muchas sustancias químicas, como por ejemplo a los disolventes, lejías, y ácidos débiles.

Imanes de tierras raras, son metálicos, con una fuerza de 6 a 10 veces superior a los materiales magnéticos tradicionales, y con temperaturas de trabajo varían según el material. En Neodimio, su temperatura de trabajo puede llegar de 90ºC hasta 150ºC, en Samario-Cobalto, pueden llegar hasta 350ºC. La utilización de estos imanes está condicionada por la temperatura. Para evitar problemas de oxidación en los Neodimio, se recubren según necesidades, los imanes de Samario no presentan problemas de oxidación.

Imanes flexibles, es una mezcla de ferrita con varios tipos de aglomerantes como el caucho, pvc, etc. Su principal característica es la flexibilidad, presentan forma de rollos o planchas con posibilidad de una cara adhesiva. Se utilizan en publicidad, cierres para nevera, llaves codificadas, etc.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PARTES DE UN IMÁN

·         Eje Magnético.- Eje magnético de la barra de la línea que une los dos polos.

·         Línea neutra.- Línea de la superficie de la barra que separa las zonas polarizadas.

·         Polos.- Son los dos extremos del imán donde las fuerzas de atracción son más intensas. Son el polo norte y el polo sur

 ESTUDIANDO EL TEMA DEL MAGNETISMO Y LOS IMANES LLEGAMOS A LAS SIGUIENTES CONCLUSIONES:

1.- La atracción de los
cuerpos es un fenómeno de cargas

2.- En algunas
atracciones las cargas son estáticas

3.- En el magnetismo la
atracción es por cargas en movimiento

4.- El magnetismo se
puede inducir e impedir

5.- Los fenómenos
magnéticos tienen una gran aplicación en la vida cotidiana

 

LEYES DE LOS GASES

LEY DE BOYLE-MARIOTTE
"Siempre que la masa y la temperatura de un gas se mantiene constante su volumen es inversamente proporcional a su presion absoluta" 

También llamado proceso isotérmico. Afirma que, a temperatura y cantidad de gas constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión:

LEY DE CHARLES

"Mientras la masa y la presion de un gas se mantenga constantes, el volumen del gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta"

 Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante

En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.

LEY DE GAY-LUSSAC

"Si el volumen de una muestra de gas permanece constante, la presion absoluta del gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta"

La presión y la temperatura absoluta de un gas a volumen constante, guardan una relación proporcional.

Esta relación fué determinada originalmente por G. Amonton, quien en 1703 fabricó un termómetro de gas basado en este principio. No obstante, por los estudios que realizó Gay-Lussac en 1802, la ley lleva su nombre.

La figura 1. ilustra la ley de Gay-Lussac. En un recipiente rígido, a volumen constante, la presión se dobla al duplicar la temperatura absoluta.