Física 4 el magnetismo

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. El marco que aúna ambas fuerzas se denomina teoría electromagnética (véase Radiación electromagnética). El magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza (junto con la gravedad, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil).

HISTORIA DEL ELECTROMAGNETISMO

El fenómeno del magnetismo se conoce desde tiempos antiguos. La piedra imán o magnetita, un óxido de hierro que tiene la propiedad de atraer los objetos de hierro, ya era conocida por los griegos, los romanos y los chinos. Las fuerzas eléctricas, magnéticas, la gravedad, y las llamadas fuerzas débiles y fuertes son las cinco fuerzas conocidas de la física. La gravedad es dominante a una escala planetaria y estelar, mientras que las fuerzas débiles y fuertes son importantes dentro del núcleo de los átomos; las fuerzas eléctricas y magnéticas son fundamentales en el intermedio. El electromagnetismo abarca tanto la electricidad como el magnetismo y es básico para todo circuito eléctrico y magnético. Tales de Mileto, matemático, astrónomo y filosofo griego observo que al frotar el ámbar con seda sé producían chispas y el ámbar adquiría la capacidad de atraer partículas de pelusa y de paja. La palabra griega para el ámbar es el electrón, de ella se deriva las palabras electricidad, electrón y electrónica. Noto la fuerza de atracción entre trozos de una roca magnética natural llamada piedra de imán que se encontró en un lugar llamado magnesia, de cuyo nombre se derivan las palabras magneto y magnetismo. En el siglo XIII, el erudito francés Petrus Peregrinus realizó importantes investigaciones sobre los imanes. Tales de Mileto fue pionero en la electricidad y el magnetismo, pero su interés como el de otros contemporáneos era filosófico que practico. Sin embargo, el primer estudio científico de los fenómenos eléctricos no apareció hasta el 1600 d.C., cuando se publicaron las investigaciones del médico británico , William Gilberto de Inglaterra quién realizo los primeros experimentos sistemáticos acerca de los fenómenos eléctricos y magnéticos describiéndolo en su libro de magnete. Invento el electroscopio para medir los efectos electroestáticos primero en reconocer que la tierra era un gigantesco imán, proporcionando una nueva visión dentro de los principios de la brújula y la aguja o brújula de inclinación. La primera máquina para producir una carga eléctrica fue descrita en 1672 por el físico alemán Otto Von Guericke. Estaba formada por una esfera de azufre movida por una manivela, sobre la que se inducía una carga cuando se apoyaba la mano sobre ella. El científico francés Charles François de Cisternay Du Fay fue el primero en distinguir claramente los dos tipos diferentes de carga eléctrica: positiva y negativa. El condensador más antiguo, la botella de Leyden, fue desarrollado en 1745. Estaba formado por una botella de vidrio recubierta por dos láminas de papel de estaño, una en el interior y otra en el exterior. Si se cargaba una de las láminas con una máquina electrostática, se producía una descarga violenta si se tocaban ambas láminas a la vez. En 1750 Benjamín Franklin científico estadounidense, estableció la ley de la conservación de la carga en experimentos hechos con electricidad, que condujeron a su invención del pararrayos determinando que existían cargas positivas y negativas. Dedicó mucho tiempo a la investigación de la electricidad. Su famoso experimento con una cometa o papalote demostró que la electricidad atmosférica que provoca los fenómenos del relámpago y el trueno es de la misma naturaleza que la carga electrostática de una botella de Leyden. Franklin desarrolló una

teoría según la cual la electricidad es un ‘fluido’ único que existe en toda la materia, y sus efectos pueden explicarse por el exceso o la escasez de ese fluido. La ley de que la fuerza entre cargas eléctricas es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas fue demostrada experimentalmente por el químico británico Joseph Priestley alrededor de 1766. Priestley también demostró que una carga eléctrica se distribuye uniformemente sobre la superficie de una esfera metálica hueca, y que en el interior de una esfera así no existen cargas ni campos eléctricos. Mas adelante el francés Charles de Coulomb invento la balanza de torsión que mide las fuerzas eléctricas y magnéticas y durante este periodo Karl Friedrich gauss, formulo el teorema de la divergencia relacionando un volumen y su superficie. En 1800 Alejandro volta ( italiano) invento la pila voltaica, conectando varias en serie, y que con baterías podían producirse corrientes eléctricas.

En 1813, Hans Christian Oersted predijo que se hallaría una conexión entre la electricidad y el magnetismo. En 1819 colocó una brújula cerca de un hilo recorrido por una corriente y observó que la aguja magnética se desviaba. Con ello demostró que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos. Aquí vemos cómo las líneas de campo magnético rodean el cable por el que fluye la corriente.

Hans Cristian Oersted (1819) físico danés encontró que un alambre por el que fluyera corriente, provocaba la desviación de la aguja de una brújula cercana, descubriendo que la electricidad podía producir magnetismo. Ander Marie ampere amplio las observaciones de Oersted, inventando la bobina de solenoide para producir campos magnéticos. También formulando correctamente la teoría de que los átomos de un imán se magnetizan por medio de corrientes eléctricas muy pequeñas que circulan en ellos. Alessandro Volta (a quien Napoleón nombró conde por su trabajo en el campo de la electricidad) es famoso por fabricar la primera pila eléctrica, conocida como pila voltaica. Volta, profesor de física y gran experimentador, realizó muchas otras contribuciones a la ciencia, como la invención del electróforo, un aparato para generar cargas estáticas. La unidad de potencial eléctrico, el voltio, recibe este nombre en su honor.

Los físicos italianos Luigi Galvani y Alessandro Volta llevaron a cabo los primeros experimentos importantes con corrientes eléctricas. Galvani produjo contracciones musculares en las patas de una rana aplicándoles una corriente eléctrica. En 1800, Volta presentó la primera fuente electroquímica artificial de diferencia de potencial, un tipo de pila eléctrica o batería. En esta misma época, el alemán George Simón Ohm formulo la ley que lleva su nombre relacionando la corriente, el voltaje y la resistencia; tuvo que pasar una década para que los científicos comenzaran a reconocer su verdad e importancia. Michael Faraday realizó importantes contribuciones al estudio de la electricidad y el magnetismo. Descubrió que al mover un alambre en un campo magnético se genera una corriente (inducción electromagnética). Este descubrimiento contribuyó al desarrollo de las ecuaciones de Maxwell y llevó a la invención del generador eléctrico.

De todo esto surgió Michael Faraday demostrando que un campo magnético cambiante podía producir una corriente eléctrica. Mientras que Oersted encontró que la electricidad podía producir magnetismo, Faraday descubrió que el magnetismo podía producir electricidad las investigaciones experimentales de Faraday, posibilitaron a James Clek Maxwell, profesor de la universidad de Cambridge, Inglaterra, establecer la interdependencia de la electricidad y el magnetismo. En 1873 publico la primera teoría unificada de electricidad y magnetismo. Postulo que la luz era de naturaleza electromagnética y que la

radiación electromagnética de otras longitudes de onda debía ser posible. Aunque las ecuaciones de Maxwell son de gran importancia y, junto con condiciones en la frontera de continuidad y otras relaciones auxiliares son la bese del electromagnetismo moderno. Algunos científicos del tiempo de Maxwell fueron escépticos de su teoría, y en 1888 fueron vindicadas por Heinrich Hertz, profesor de física en Karls Ruhe, Alemania quien genero y detecto ondas de radio de cerca de 5 metros de longitud de onda, demostró que con un transmisor y receptor de chispa o señal, excepto por la diferencia en la longitud de onda, la polarización, la reflexión y la refracción de las ondas de radio eran idénticas a las de la luz. Hertz fue el padre de la radio, pero su invento permaneció como una curiosidad de laboratorio hasta que el italiano Guglielmo Marconi adapto el sistema de chispa de hertz para enviar mensajes a través del espacio. Marconi al agregar la sintonización, una antena grande sistemas de tierra, y longitudes de onda mas largas pudo enviar señales a grandes distancias. En 1901 causo sensación al enviar señales de radio a través del océano atlántico. Marconi fue pionero en el desarrollo de la comunicación por radio para barcos. Antes de la radio o comunicación inalámbrica, como se le llamaba entonces, las naves estaban en alta mar en él mas completo aislamiento. Podía ocurrir un desastre sin que nadie en tierra o en otras naves pudiera ser avisado de lo ocurrido. Marconio inicio un cambio con su invento y la radio comenzó a desarrollar una gran importancia comercial. Mas adelante Thomas Alba Edison dio a la electricidad y al magnetismo aplicaciones practicas para la telegrafía, la telefonía, la iluminación y la generación de potencia. Mientras que edición era partidario de la corriente continua, Nikola Tesla desarrollo la transmisión de potencia alterna e invento el motor de inducción. Mas adelante Einstein y otros trataron de relacionar las cinco fuerzas de la física en una gran teoría unificada en la que las ecuaciones de Maxwell serian un caso especial. Pero tal unificación no ha sido lograda todavía, pero su realización es una de las grandes metas de la física moderna. Los estudios posteriores sobre el magnetismo se centraron cada vez más en la comprensión del origen atómico y molecular de las propiedades magnéticas de la materia. En 1905, el físico francés Paul Langevin desarrolló una teoría sobre la variación con la temperatura de las propiedades magnéticas de las sustancias paramagnéticas, basada en la estructura atómica de la materia. Esta teoría es uno de los primeros ejemplos de la descripción de propiedades macroscópicas a partir de las propiedades de los electrones y los átomos. Posteriormente, la teoría de Langevin fue ampliada por el físico francés Pierre Ernst Weiss, que postuló la existencia de un campo magnético interno, molecular, en los materiales como el hierro. Este concepto, combinado con la teoría de Langevin, sirvió para explicar las propiedades de los materiales fuertemente magnéticos como la piedra imán. Después de que Weiss presentara su teoría, las propiedades magnéticas se estudiaron de forma cada vez más detallada. La teoría del físico danés Niels Bohr sobre la estructura atómica, por ejemplo, hizo que se comprendiera la tabla periódica y mostró por qué el magnetismo aparece en los elementos de transición, como el hierro, en los lantánidos o en compuestos que incluyen estos elementos. Los físicos estadounidenses Samuel Abraham Goudsmit y George Eugene Uhlenbeck demostraron en 1925 que los electrones tienen espín y se comportan como pequeños imanes con un ‘momento magnético’ definido. El momento magnético de un objeto es una magnitud vectorial que expresa la intensidad y orientación del campo magnético del objeto. El físico alemán Werner Heisenberg dio una explicación detallada del campo molecular de Weiss en 1927, basada en la recientemente desarrollada mecánica cuántica. Más tarde, otros científicos predijeron muchas estructuras atómicas del momento magnético más complejas, con diferentes propiedades magnéticas.

BIBLIOGRAFÍA

1.- Enciclopedia Microsoft Encarta 2000. Electromagnetismo.

2.- Pioneiros do Electromagnetismo Home Informação Notas Exames Apontadores. Benjamin Franklin. Carl Friedrich Gaus. Alessandro Volta. George Green. Michael Faraday. Georg Simon Ohm.... URL: www.fe.up.pt/deqwww/fisica/pioneiros/index.html

El electromagnetismo es importante porque es considerado como fuerza ,es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo actualmente conocido. El electromagnetismo es una rama de la Física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell.

No se puede pensar en explorar el Universo e ir a otros planetas, si no contamos con todos los aportes que han traído aparejado el desarrollo del electromagnetismo, que es hablar del desarrollo propio de la electricidad; pero no sólo en estos campos de la ciencia tan sofisticados podemos encontrar aplicaciones de los usos del electromagnetismo, sino en la vida cotidiana, entre los que se puede enumerar:

El electroimán, los imanes grandes y potentes son cruciales en muchas tecnologías modernas (aplican superconductores que generan campos magnéticos intensos sin pérdidas de energía). Los trenes de levitación magnética, que utilizan poderosos imanes para elevarse por encima de los raíles y evitar el rozamiento (aplican superconductores que generan campos magnéticos intensos sin pérdidas de energía). En la exploración del cuerpo humano, mediante resonancia magnética nuclear, una importante herramienta de diagnóstico empleada en medicina, se utilizan campos magnéticos de gran intensidad (aplican superconductores que generan campos magnéticos intensos sin pérdidas de energía); equipos de rayos X, entre otros. Los imanes superconductores, que se emplean en los aceleradores de partículas más potentes para mantener las partículas aceleradas en una trayectoria curva y enfocarlas, muy empleados en la física de las partículas y atómica. Los motores eléctricos y los grandes generadores de corrientes, transformadores y diversos dispositivos electromagnéticos… Cojinetes magnéticos para motores de ultra velocidades.

Un imán es un material que tiene la capacidad de producir un campo magnético en su exterior, el que es capaz de atraer al hierro, así como también al níquel y al cobalto. Existen imanes de origen natural y otros fabricados de forma artificial. Generalmente, aquellos que son naturales manifiestan sus propiedades en forma permanente, como es el caso de la magnetita o Fe304. Los imanes artificiales se pueden crear a partir de la mezcla o aleación de diferentes metales. Otra forma de generar el magnetismo es mediante el principio que opera en los electroimanes, cuyo artículo también puedes leer en este sitio. La característica de atracción que poseen los imanes se hace más potente y evidente hacia sus extremos o polos, los que son denominados norte y sur, ya que tienden a orientarse a los extremos de nuestro

planeta, ya que sus polos son imanes naturales gigantes. Así como sucede con los imanes, debido a los polos, en la Tierra, el espacio en el que se manifiesta la acción de los enormes imanes se denomina campo magnético. Éste se representa a través de líneas de fuerza. Las líneas de fuerza son trazos imaginarios de van de polo a polo, de norte a sur por fuera del imán y en sentido contrario por su parte interna. El magnetismo de los imanes se explica debido a las pequeñas corrientes eléctricas que se encuentran al interior de la materia. Estas corrientes se producen debido al movimiento de los electrones en los átomos, y cada una de ellas da origen a un imán microscópico. Si todos estos imanes se orientan en forma desordenada, entonces el efecto magnético se anula y el material no contará con esta propiedad. Por el contrario, si todos estos pequeños imanes se alinean, entonces actúan como un solo gran imán, entonces la materia resulta ser magnética. Si se quiere lograr que un imán deje de ser magnético, entonces es necesario someterlo a la denominada “temperatura Curie”, es decir, a la temperatura precisa que cada tipo de imán requiere. Por ejemplo, un imán cerámico deberá ser sometido a una temperatura de 450ºC, mientras que para un imán de cobalto es necesario alcanzar los 800ºC.

Los imanes pueden ser: naturales o artificales, o bien, permanentes o temporales. Un imán natural es un mineral con propiedades magnéticas. Un imán artificial es un cuerpo de material ferromagnético al que se ha comunicado la propiedad del magnetismo Un imán permanente está fabricado en acero imanado Un imán temporal, pierde sus propiedades una vez que cesa la causa que provoca el magnetismo. Un electroimán es una bobina (en el caso mínimo, una espira) por la cual circula corriente eléctrica.

Historia

Aristotle atribuye el primer de lo que se podría llamar una discusión científica sobre magnetismo Thales, que vivió de cerca de 625 A.C. a cerca de 545 A.C. En China, la referencia literaria más temprana al magnetismo miente en un 4to libro del siglo A.C. llamado Libro del amo del valle del diablo (鬼谷子): “ magnetita marcas hierro venido o lo atrae. “[2] La mención más temprana de la atracción de una aguja aparece en un trabajo compuesto entre el ANUNCIO 20 y 100 (Louen-heng): “Una magnetita atrae una aguja.”[3] El antiguo Chino científico Shen Kuo (1031-1095) era la primera persona a escribir del compás magnético de la aguja y eso mejoró la exactitud de la navegación mediante el empleo astronómico concepto de norte verdadero (Ensayos ideales de la piscina, el ANUNCIO 1088), y por el 12mo siglo el chino era sabido para utilizar la magnetita compás para la navegación. Alexander Neckham, antes de 1187, estaba el primer adentro Europa para describir el compás y su uso para la navegación. En 1269 Peter Peregrinus de Maricourt escribió Epistola de magnete, el primer tratado extant que describe las características de imanes. En 1600 Guillermo Gilbert publicó el suyo De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure (En el imán y los cuerpos magnéticos, y en el gran imán la tierra). En este trabajo él describe muchos de sus experimentos con su tierra modelo llamada terrella. De sus experimentos, él concluyó que Tierra era sí mismo magnético y que ésta era la razón compases norte acentuado (previamente, algo creyó que era la estrella del poste (Estrella polar) o una isla magnética grande en el Polo Norte que atrajo el compás). Una comprensión de la relación en medio electricidad y el magnetismo comenzó en 1819 con el trabajo cerca Oersted del cristiano de Hans, un profesor en la universidad de Copenhague, que descubrió más o menos por el accidente que una corriente eléctrica podría influenciar una aguja del compás. Este experimento de la señal se conoce como experimento del oersted. Varios otros experimentos seguidos, con Amperio de André-Marie, Gauss de Carl Friedrich, Michael Faraday, y otros que encuentran otros acoplamientos entre el magnetismo y la electricidad. Maxwell del vendedor de James sintetizado y

ampliado estas penetraciones en Ecuaciones del maxwell, electricidad de la unificación, magnetismo, y la óptica en el campo de electromagnetismo. En 1905, Einstein utilizó estos leyes en la motivación de su teoría de relatividad especial[4], requiriendo que los leyes fueran verdad en todos marcos de inercia de la referencia. El electromagnetismo ha continuado convirtiéndose en el vigésimo siglo, siendo incorporado en las teorías más fundamentales de teoría de la galga, electrodinámica del quántum, teoría del electroweak, y finalmente modelo estándar. Física del magnetismo Imanes y materiales magnéticos Artículo principal: Imán Cada electrón, al lado de su naturaleza, está un imán pequeño (véase Momento de dipolo magnético del electrón). Ordinariamente, los electrones incontables en un material se orientan aleatoriamente en diversas direcciones, no dejando ningún efecto en promedio, pero en un imán de barra los electrones se alinean en la misma dirección, así que actúan cooperativo, creando un campo magnético neto. Además del campo magnético intrínseco del electrón, hay a veces un campo magnético adicional ese los resultados del electrón movimiento orbital sobre núcleo. Este efecto es análogo a cómo un lazo actual-que lleva del alambre genera un campo magnético (véase Dipolo magnético). Una vez más ordinariamente, el movimiento de los electrones es tal que no hay campo medio del material, pero en ciertas condiciones, el movimiento puede alinearse para producir un campo total mensurable. El comportamiento magnético total de un material puede variar extensamente, dependiendo de la estructura del material, y particularmente en su configuración del electrón. Varias formas de comportamiento magnético se han observado en diversos materiales, incluyendo: • Diamagnetism • Paramagnetismo o Imán molecular • Ferromagnetism o Antiferromagnetism o Ferrimagnetism o Metamagnetism • Cristal de la vuelta • Superparamagnetism Magnetismo, electricidad, y relatividad especial Artículo principal: Electromagnetismo clásico y relatividad especial Como consecuencia de la teoría de Einstein de relatividad especial, la electricidad y el magnetismo se entienden para ser ligados fundamental. Ambo el magnetismo que carece electricidad, y la electricidad sin magnetismo, son contrarios con la relatividad especial, debido a los efectos tales como contracción de la longitud, dilatación del tiempo, y el hecho que fuerza magnética es velocidad-dependiente. Sin embargo, cuando la electricidad y el magnetismo considerado, la teoría que resulta (electromagnetismo) es completamente constante con relatividad especial[5][6]. Particularmente, un fenómeno que aparece puramente eléctrico a un observador puede ser puramente magnético a otro, o más generalmente a las contribuciones relativas de la electricidad y del magnetismo es dependiente en el marco de la referencia. Así, la relatividad especial “mezcla” electricidad y magnetismo en un fenómeno solo, inseparable llamado electromagnetismo (análogo en a cómo la relatividad especial “mezcla” el espacio y el tiempo spacetime).

Campos magnéticos y fuerzas

Artículo principal: Campo magnético El fenómeno del magnetismo “es mediado” por campo magnético -- un dipolo es decir, actual o magnético eléctrico crea un campo magnético, y ese campo, alternadamente, imparte fuerzas

magnéticas en otras partículas que estén en los campos. A una aproximación excelente (solamente a no hacer caso de algunos efectos del quántum---vea electrodinámica del quántum), Ecuaciones del maxwell (que simplifican a Ley de Biot-Savart en el caso de corrientes constantes) describa el origen y el comportamiento de los campos que gobiernan estas fuerzas. Por lo tanto el magnetismo se considera siempre que eléctricamente partículas cargadas esté adentro movimiento---por ejemplo, del movimiento de electrones en corriente eléctrica, o en ciertos casos del movimiento orbital de electrones alrededor del núcleo de un átomo. También se presentan de “lo intrínseco” dipolos magnéticos presentándose de efectos del quántum, es decir. de quántum-mecánico vuelta. Las mismas situaciones que crean los campos magnéticos (carga que se mueve en una corriente o en un átomo, y los dipolos magnéticos intrínsecos) son también las situaciones en las cuales un campo magnético tiene un efecto, creando a fuerza. Lo que sigue es el fórmula para la carga móvil; para las fuerzas en un dipolo intrínseco, vea dipolo magnético. Cuando una partícula cargada se mueve con a campo magnético B, siente a fuerza F dado por producto cruzado: donde es carga eléctrica de la partícula, es velocidad vector de la partícula, y es campo magnético. Porque esto es un producto cruzado, la fuerza es perpendicular al movimiento de la partícula y al campo magnético. Sigue que la fuerza magnética hace no trabajo en la partícula; puede cambiar la dirección del movimiento de la partícula, pero no puede hacerlo acelerar o retrasar. La magnitud de la fuerza es donde es el ángulo entre y vectores. Una herramienta para determinar la dirección del velocidad el vector de una carga móvil, del campo magnético, y de la fuerza ejercida está etiquetando dedo del índice “V”, dedo medio “B”, y pulgar “F” con su mano derecha. Al hacer a arma-como la configuración (con la travesía del dedo medio debajo del dedo del índice), los dedos representan el vector de la velocidad, el vector del campo magnético, y el vector de la fuerza, respectivamente. Vea también regla derecha. Ley de Lenz da la dirección de la fuerza electromotriz inducida (emf) y de resultar actual de la inducción electromágnetica. El físico alemán Heinrich Lenz lo formuló en 1834.

Dipolos magnéticos

Artículo principal: Dipolo magnético Una fuente muy común de campo magnético se demuestra en naturaleza a dipolo, con “Poste del sur“y”Polo Norte"; términos que datan del uso de imanes como compases, obrando recíprocamente con Campo magnético de la tierra para indicar el norte y el sur en globo. Puesto que enfrente de extremos de imanes se atraen, el Polo Norte de un imán se atrae al poste del sur de otro imán. Interesante, este concepto de la atracción opuesta de los polaraties no fue utilizado en la convención de nombramiento para el campo magnético de la tierra, así que el Polo Norte magnético de la tierra (en Canadá) atrae el Polo Norte magnético de un compás ve Polo magnético del norte. Un campo magnético contiene energía, y los sistemas físicos se mueven hacia configuraciones con una energía más baja. Por lo tanto, cuando está colocado en un campo magnético, a dipolo magnético tiende para alinearse en polaridad opuesta con ese campo, de tal modo cancelando la fuerza neta del campo tanto cuanto sea posible y bajando la energía almacenada en ese campo a un mínimo. Por ejemplo, dos imanes de barra idénticos pusieron normalmente el norte de lado a lado de la formación al sur, dando por resultado un campo magnético neto mucho más pequeño, y resisten cualquier tentativa de reorientarla para señalar en la misma dirección. La energía requerida reorientarlos en esa configuración entonces se almacena en el campo magnético que resulta, que es la fuerza doble del campo de cada imán individual. (Esto es, por supuesto, porqué un imán usado como compás obra recíprocamente con el campo magnético de la tierra para indicar el norte y el sur). Una formulación alternativa, equivalente, que es a menudo más fácil de aplicarse pero quizás ofrece

menos penetración, es que un dipolo magnético en un campo magnético experimenta a esfuerzo de torsión y a fuerza cuál se puede expresar en términos de campo y fuerza del dipolo (es decir, su momento de dipolo magnético). Para estas ecuaciones, vea dipolo magnético.

Monopoles magnéticos

Artículo principal: Monopole magnético Puesto que un imán de barra consigue su ferromagnetism de los electrones distribuidos uniformemente a través de la barra, cuando un imán de barra se corta adentro a medias, cada uno de los pedazos que resultan es un imán de barra más pequeño. Aun cuando un imán se dice para tener un Polo Norte y un poste del sur, estos dos postes no se puede separar de uno a. Un monopole - si existe tal cosa - sería una nueva y fundamental diversa clase de objeto magnético. Actuaría como Polo Norte aislado, no unido a un poste del sur, o viceversa. Monopoles llevaría la “carga magnética” análoga a la carga eléctrica. A pesar de búsquedas sistemáticas desde 1931, en fecha 2006, nunca no se han observado, y no podían existir muy bien. Sin embargo, algunos física teórica los modelos predicen la existencia de éstos monopoles magnéticos. Paul Dirac observado en 1931 que, porque electricidad y demostración del magnetismo un seguro simetría, apenas como teoría del quántum predice a ese individuo positivo o las cargas eléctricas negativas se pueden observar sin la carga de oposición, sur aislado o los polos magnéticos del norte deben ser observables. Usar la teoría Dirac del quántum demostró que si existen los monopoles magnéticos, después uno podría explicar el quantization de la carga eléctrica---es decir, porqué observado partículas elementales lleve las cargas que son múltiplos de la carga del electrón. Seguro teorías unificadas magníficas prediga la existencia de los monopoles que, desemejante de partículas elementales, son solitons (localizado energía paquetes). Los resultados iniciales de usar estos modelos para estimar el número de los monopoles creados en explosión grande observaciones cosmológicas contradichas - los monopoles habrían sido tan abundantes y masivos que hace mucho tiempo habrían parado la extensión del universo. Sin embargo, la idea de inflación (para cuál sirvió este problema como motivación parcial) era acertado en solucionar este problema, creando modela en qué monopoles existieron pero eran bastante raros ser constantes con observaciones actuales.

Unidades del electromagnetismo Unidades del SI relacionadas con el magnetismo corrija SI electromagnetismo unidades

Símbolo[citación necesitada] Nombre de la cantidad Unidades derivadas Unidad Unidades bajas I Corriente eléctrica amperio (Unidad baja del SI) A A (= peso/volumen = C/s) q Carga eléctrica, Cantidad de electricidad culombio C A•s V Diferencia potencial o Fuerza electromotriz voltio V J/C = kilogramo•m2•s−3•A−1 R, Z, X Resistencia, Impedancia, Reactancia ohmio Ω V/A = kilogramo•m2•s−3•A−2 ρ Resistencia

ohmio metro Ω•m kilogramo•m3•s−3•A−2 P Energía, eléctrica vatio W V•A = kilogramo•m2•s−3 C Capacitancia faradio F C/V = kilogramo−1•m−2•A2•s4 Elastance recíproco faradio F−1 V/C = kilogramo•m2•A−2•s−4 E Campo eléctrico voltio por metro V/m N/C = kilogramo•m•A−1•s−3 D Campo eléctrico de la dislocación culombio por metro cuadrado C/m2 A•s•m−2 ε Constante dieléctrica faradio por metro F/m kilogramo−1•m−3•A2•s4 χe Susceptibilidad eléctrica (sin dimensiones) - - G, Y, B Conductancia, Entrada, Susceptance Siemens S Ω−1 = kilogramo−1•m−2•s3•A2 σ Conductividad Siemens por metro S/m kilogramo−1•m−3•s3•A2 B Campo magnético (Densidad magnética del flujo) tesla T Wb/m2 = kilogramo•s−2•A−1 = N•A−1•m−1 Φm Flujo magnético weber Wb V•s = kilogramo•m2•s−2•A−1 H Campo que magnetiza amperio por metro A/m A•m−1 Repugnancia ampere-turn por weber A/Wb kilogramo−1•m−2•s2•A2 L Inductancia Henrio H Wb/A = V•s/A = kilogramo•m2•s−2•A−2 μ Permeabilidad Henrio por metro H/m kilogramo•m•s−2•A−2 χm Susceptibilidad magnética (sin dimensiones) - - Otras unidades • gauss - gauss, abreviado como G, es cgs unidad de campo magnético (B). • oersted - oersted es CGS unidad de campo que magnetiza (H).

• maxwell - es CGS unidad para flujo magnético. • μo - símbolo común para permeabilidad del espacio libre (4πx10-7 N/(ampere-turn)²).

Métodos de imantación

Se fundamenta en la propiedad de algunos materiales de ser atraídos por un imán. El campo magnético del imán genera una fuerza atractora que si es suficientemente grande, los materiales se acercan a él. Para usar este método es necesario que uno de los componentes sea atraído y el resto no.

Existen diversos métodos de imantación. los más comunes, que son: Por contacto o frotamiento: Este método de magnetización es realmente muy sencillo; se toma la pieza de hierro o acero que se desea imantar y se frota uno de sus extremos con uno de los polos del imán, luego se frota la otra punta de la pieza con el polo opuesto del imán, y de este modo se obtiene un nuevo imán con sus respectivos polos norte y sur.

Por inducción magnética: Este método es todavía más sencillo: Simplemente tomamos un imán permanente de buena potencia, y acercamos a su alrededor barras pequeñas de hierro o acero; estas piezas, al estar dentro del campo magnético del imán, adquirirán cierto grado de magnetismo, que será temporal o permanente según la clase de materia utilizada.

Por influencia de una corriente eléctrica: Para imantar utilizando este método se procede de la siguiente manera: Se toma un alambre, por ejemplo No. 16, aislado y se enrolla sobre una barra de hierro o acero. Los extremos del alambre se conectan a los bornes de una batería o cualquier otra fuente de corriente continúa. Sabemos que los cuerpos están compuestos por átomos y éstos a su vez están compuestos de protones y electrones. Cada uno de estos elementos tiene carga o dominios eléctricos, que sumados dan una infinidad de dominios o cargas eléctricas. En un trozo de hierro desmagnetizado hay infinidad de dominios eléctricos, orientados en forma desordenada. En consecuencia en todas partes los polos norte y sur se neutralizan. Cada región o dominio magnético tiene una supuesta pared, que los separa del dominio adyacente. Para imantar un trozo de hierro basta con ordenar en un mismo sentido una gran cantidad de dominios. Esto se logra por la influencia de un campo magnetizante-externo, ya sea el de un imán o el generado por una corriente eléctrica. Cuando el campo magnético es lo suficientemente intenso como para ordenar todos los dominios, se dice que el trozo, de hierro ha llegado a su límite de saturación, ya que no hay más dominios eléctricos para ordenar. La corriente, al circular en una sola dirección, ordenará las moléculas de la barra de tal modo que ésta queda magnetizada. . Este último método se utiliza para magnetizar piezas grandes, para obtener imanes potentes. Cuando las piezas son pequeñas, se emplea cualquiera de los otros métodos. Un imán puede perder su poder magnético o causa de un golpe fuerte, o de una deformación o torcedura considerable, debido a que dichos accidentes provocan una descomposición molecular que anula el magnetismo.

La temperatura también influye en la conservación o pérdida del magnetismo. Un imán expuesto a altas temperaturas pierde su magnetización. Por ejemplo: un pedazo de hierro que esté sometido a una

temperatura de más de 800° C no puede ser atraído magnéticamente; lo mismo ocurre con el níquel cuando sobrepasa los 350°C. Fuente(s):

El geomagnetismo se ocupa del estudio del campo magnético terrestre, tanto de su generación como de su variación espacial y temporal. Dentro de su estudio distingue entre campo interno y campo externo. En el campo interno intenta buscar una explicación para la generación y mantenimiento de un campo magnético propio y para las variaciones espaciales y temporales detectadas en la superficie terrestre, basándose en la teoría de la dinamo. En el campo externo estudia el efecto del campo magnético interno y del campo magnético solar sobre la ionosfera.

Resumen

Se presentan los resultados del cálculo de la inclinación óptima de los equipos solares en forma de tabla y gráficos. Se muestra la radiación solar sobre un plano inclinado a diferentes meses del año, distintos ángulos de inclinación de la superficie captadora y el valor medio mensual de la radiación incidente sobre un plano para diversos ángulos de inclinación, en Imías, Guantánamo. Además, aparece el efecto del ángulo de inclinación sobre la radiación solar incidente con relación a una superficie horizontal y se mencionan algunos factores que se deben tener en consideración en un proyecto de instalaciones solares relacionadas con la inclinación de los planos de captadores solares. Palabras clave: Radiación solar, ángulo inclinación, orientación, superficie captadora.

Introducción

El ángulo de inclinación óptimo de las superficies captadoras de un sistema solar está determinado por muchos factores, entre ellos la radiación incidente en el lugar donde va situada la instalación, y el cielo solar, donde influye la sombra de objetos que no pueden ser eliminados, como edificios, montañas, etc. Además, las características de la instalación, o sea, si es única o híbrida, autónoma o acoplada a la red y el objetivo de la instalación, lo que define el régimen de uso y de consumo. En todo caso, la optimización de un sistema solar está dada por el factor económico de la instalación en su conjunto y no por la eficiencia óptima de una de las partes.

El efecto de la orientación y el ángulo de inclinación de una superficie colectora de la radiación solar, por ejemplo un captador solar plano o un panel fotovoltaico, han sido estudiados en varios trabajos (Garg, 1982). Varios métodos se han propuesto en la literatura para encontrar el ángulo óptimo. Entre los métodos propuestos se obtiene una expresión para determinar el ángulo óptimo para un colector teniendo en cuenta la radiación directa y difusa separadamente. También se considera la variación de la trasmisividad de una cubierta de vidrio con el ángulo de incidencia.

El propósito de este trabajo es el estudio de la influencia del ángulo de inclinación de una superficie captadora solar sobre la radiación incidente en las condiciones de la provincia de Guantánamo, Cuba. Desarrollo En el caso de tener un plano orientado al ecuador con una inclinación ß sobre el plano horizontal del lugar, se puede calcular el ángulo de incidencia de la radiación solar directa con dicho plano mediante la expresión [Duffie y Beckman, 1996; Bérriz, 1977]: (1) Donde:

: Ángulo de incidencia formado por la normal a la superficie y el rayo incidencia de ella. L: Latitud del punto de la superficie terrestre considerado, el cual es el ángulo que forma el radio terrestre que pasa por dicho punto con el ecuador. Esta comprendido entre -90o = L = 90o. : Ángulo de inclinación : Ángulo horario : Declinación La radiación total sobre una superficie inclinada a partir de la radiación horizontal considerando períodos relativamente cortos, por ejemplo de una hora, se obtiene de: (2) : Radiación total sobre una superficie inclinada. : Componente directa de la radiación sobre el plano horizontal. : Componente difusa de la radiación solar sobre el plano horizontal. : Relación entre la componente directa de la radiación solar sobre una superficie inclinada y la radiación directa sobre una superficie horizontal. : Reflexividad del suelo. = mide la proporción de bóveda celeste vista por la superficie inclinada respecto a la que ve un plano horizontal. = mide la proporción de suelo que ve la superficie inclinada. Sin embargo, en los cálculos de las aportaciones solares recibidas por la superficie captadora se hace necesario conocer la relación R entre la radiación media diaria mensual recibida por la superficie captadora y la radiación media diaria mensual H recibida por una superficie horizontal. Es decir, R media = (3) El procedimiento para el cálculo de R media es análogo al de R, según Liu, Jordán y Klein [Cañada y Pinazo, 1980; Yánez, 1982], o sea: (4) Donde: (5) Siendo RDmdia la relación entre la radiación directa media diaria en el mes considerado, recibida en la superficie inclinada y la recibida en una superficie horizontal. Declinación La declinación es el ángulo en que vería el Sol un habitante de la Tierra situado en su Ecuador en el momento en que pasase por el meridiano, respecto del cenit. Es por tanto, un valor de naturaleza astronómica que no depende del hombre, sino del día del año en que se considere. En astronomía, la declinación (δ) es una de las dos coordenadadas horarias (la otra es el ángulo horario). La declinación solar, en grados sexagesimales, indica la posición angular del Sol al mediodía, con respecto al plano del ecuador. Equivale a la latitud proyectada sobre la esfera celeste. Este ángulo varía con las estaciones y su período es de un año, es decir, el tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta completa alrededor del Sol. Una expresión muy utilizada para el cálculo de la declinación es la fórmula de Cooper:

N es el día Juliano del año (días transcurridos desde el 1 de enero) Podemos observar que el valor de δ se anula para el 22 de marzo y el 23 de septiembre, y que alcanza el valor máximo positivo el 22 de junio y el valor máximo negativo el 22 de diciembre. Coincide en los solticios y se anula en los equinoccios.

La naturaleza y orígen del magnetismo aún no han sido explicados completamente. Se han formulado varias teorías explicando el fenómeno magnético, pero no ha habido aprobación unánime. En magnesia, antigua ciudad de Asia Menor, se encontraron los imánes naturales o Piedra imán, descubiéndose que estas atraían cuerpos pequeños de hierro, más tarde se le llamo óxido de hierro y en

Química se le denomina óxido magnético.

Históricamente se dice que los fenicios fueron los primeros en aplicar la energía magnética del imán cuando usaron la brújula en sus viajes marítimos comerciales. Siendo así que se usa en la ciencia, industria, navegación aérea y marítima.

El magnetismo en la electrónica es fundamental, ya que sin el no sería posible la fabricación de bocinas, audífonos, micrófonos y tantas cosas más que se basan en el magnetismo.

IMANES:

Se les llaman imanes a las substancias que tienen la propiedad de afectar al hierro, acero, níquel, cobalto, cromo y a otros metales, en menor grado. Pueden ser afectados por atracción o repulsión.

Los imanes de dividen en: naturales y artificiales. El iman natural o piedra iman es muy abundante en la naturaleza y es explotado en algunos paises como mineral de hierro.

Con respecto a los imanes artificiales, estas son barras de hierro o acero que adquirieron por medios artificiales propiedades magnéticas. La magnetización artificial se hace por contacto, inducción o bien, por procedimientos eléctricos. Estos imanes son muy usados, dado que conservan su magnetismo.

Imán permanente,. Es aquel que guarda por mucho tiempo las propiedades de atracción y repulsión, esto depende de dos factores, temperatura y uso. Los imanes pueden tener forma de anillo, herradura, barra, etc., esto depende del uso que se le dé.

No importa la forma que tenga un imán, a su alrededor existe un campo magnético, o campo de atracción, mismo que está formado por líneas de fuerza imaginarias. se asume que estas líneas salen del polo norte y regresar por el polo sur del imán. algo muy particular de la fuerza magnética es que el poder de atracción lo ejerce en mayor grado, precisamente en los polos.

Si quieres visualizar las líneas de fuerza de un imán, colócale un papel con limaduras de hierro, golpea el papel suavemente y visualizaras las líneas de fuerza.

Aquí surge otro tema, cuando algo como el papel del ejemplo anterior deja pasar las líneas de fuerza, se dice que es de transparencia magnética, además del papel, el aire, la madera, el vacío, la mica, puede decirse que en su mayoría, a excepción de algunos metales. <BR > Volvemos con los imanes a las leyes de: Polos opuestos se atraen - Polos iguales se repelen.

La teoría molecular del magnetismo o Teoría atómica del magnetismo, indica que muchos cuerpos están compuestos de moléculas, siendo, claro está, muy pequeñas. Explica la teoría que existe una diferencia de respuesta a la influencia del magnetismo del hierro y el acero. Una trozo de hierro se convierte facilmente en imán, pero, toda vez que se retira de la fuente que provocó su magnetismo, pierde sus propiedades magnéticas. El acero se comporta diferente, magnetizarlo el bastante dificil, pero, toda 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 facilmente. El acero tiene sus moléculas tan bien constituidas que no es tan fácil que las moléculas se alinen, pero por lo mismo, cuando lo hacen, no pueden volver a desordenarse.

QUE ES PERMEABILIDAD MAGNÉTICA?

Es la facilidad con que una substancia permite el paso de las líneas de fuerza a través de su masa. En cada substancia magnética la permeabilidad es diferente.

La permeabilidad del hierro ofrece menos oposición que el aire al paso de las líneas de fuerza, esto permite que puedan construirse con el audífonos, transformadores, etc.

QUE ES RELUCTANCIA?

Es la oposición al paso del magnetismo. La reluctancia es el equivalente de la resistencia en una corriente eléctrica. Para ser más claros, comparemos los puntos semejantes: En la electricidad En el magnetismo Fuerza Electromotríz o voltaje(F.E.M) Corriente Resistencia El campo magnético Corriente magnética o líneas de fuerza Reluctancia

En la parte izquierda de la figura que antecede, vemos un ejemplode reluctancia alta, La reluctancia alta se debe a que la separación de los polos del imán es considerable y el aire que separa los polos ofrece considerable oposición al múmero de líneas de fuerza ( Flux magnético).

En la siguiente figura, la distancia entre los polos se ha acortado con una armadura(Término que se aplica a cualquier pieza de hierro o acero que complete un circuito magnético) de hierro, como se dijo anteriormente la permeabilidad del hierro es mayor que la del aire, en otras palabras tiene menor reluctancia que el aire, dando como resultado que a las líneas de fuerza magnética se les facilite pasar. Es de suponer que si la armadura toca los polos den imán, las líneas de fuerza magnética circularán casi en su totalidad a través de esta, resultando con esto que no exista campo magnético externo. Lo anteriormente expuesto es útil cuando se quiere conservar el magnetismo de un imán permanente, motivo por el cual estos siempre vienen provistos de una armadura de hierro dulce. No es esta la única función de la armadura, como puede verse en la figura central del gráfico, está en el centro de los polos del imán, sin tocarlos, con esto las líneas de fuerza magnética pasarán en un número mayor.

En realidad, no existe ninguna substancia que evite que las líneas de fuerza se extiendan entre los polos del imán, como en el caso de la corriente eléctrica, los aisladores, que sí evitan el paso de esta.

Pero, si lo que deseamos es evitar la salida de las líneas de fuerza de un imán, o el acdeso de campos magnéticos a determinado aparato, se utiliza una caja de hierro(ver la figura de la derecha del gráfico).

ELECTROMAGNETISMO, QUE ES?

Toda corriente eléctrica produce un campo magnético alrededor del conductor, la intensidad de este depende del número de amperios de la corriente; cuanto más fuerte sea la corriente, por lógica, más fuerte será el campo magnético. El campo magnético se extiende del centro del conductor hacia afuera hasta que alcanza su valor máximo, según sea la intensidad de la corriente, cuando el circuito se abre, el campo nuevamente se concentra hasta que desaparece.

Aprovechando este fenómeno, podemos hacer un electroimán, si enrollamos un alambre en forma de bobina (espiral) con núcleo de aire, le aplicamos una corriente eléctrica, las líneas de fuerza no serán tan intensas, obviamente por la reluctancia del aire. Si en cambio le colocamos un núcleo de hierro, las líneas de fuerza serán más intensas y esto generará un campo magnético más intenso y se convierte en un electroimán. Si sabemos la polaridad de la corriente que se le aplica, y la dirección del embobinado, podemos determinar la polaridad de un electroimán, se coloca la mano derecha, tal y como lo haríamos si en realidad tomaramos el electroimán, el pulgar indicará el polo sur, los otros dedos indicarán la dirección de la corriente aplicada.

Existe una relación entre la intensidad de la corriente, número de vueltas de la bobina y la intensidad del campo magnético. Tomando en cuenta que el campo magnético alrededor del conductor es directamente proporcional a la intensidad de la corriente que circula por el. En relación al campo magnético formado por una bobina, se deduce que cuantas más vueltas tenga esta, más fuerte será su campo magnético.

Weber (unidad) De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegación, búsqueda El weber o weberio (símbolo Wb) es la unidad de flujo magnético o flujo de inducción magnética en el Sistema Internacional de Unidades equivalente 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. Es representado simbólicamente por Wb. El nombre de esta unidad fue dado en honor al físico alemán Wilhelm Eduard Weber. 1 Wb = 1 V•s = 1 T•m2 = 1 m2•kg•s-2•A-1. Su equivalente en el Sistema Cegesimal de Unidades (CGS) es el maxwell. 1 maxwell = 10-8Wb

Múltiplos del SI A continuación una tabla de los múltiplos y submúltiplos del Sistema Internacional de Unidades

Múltiplos del Sistema Internacional para weber (Wb) Submúltiplos Múltiplos Valor Símbolo Nombre Valor Símbolo Nombre 10–1 Wb dWb deciweber 101 Wb daWb decaweber 10–2 Wb cWb centiweber 102 Wb hWb hectoweber 10–3 Wb mWb milliweber 103 Wb kWb kiloweber 10–6 Wb µWb microweber 106 Wb MWb megaweber 10–9 Wb nWb nanoweber 109 Wb GWb gigaweber 10–12 Wb pWb picoweber 1012 Wb TWb teraweber 10–15 Wb fWb femtoweber 1015 Wb PWb petaweber 10–18 Wb aWb attoweber 1018 Wb EWb exaweber 10–21 Wb zWb zeptoweber 1021 Wb ZWb zettaweber 10–24 Wb yWb yoctoweber 1024 Wb YWb yottaweber Prefijos comunes de unidades están en negrita. Esta unidad del Sistema Internacional es nombrada así en honor a Wilhelm Weber. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra del símbolo se escribe con mayúscula (Wb), en tanto que su nombre siempre empieza con una letra minúscula (weber), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.