Alumno: Julio Gabriel Reancont Rodrguez Materia: Electricidad y Magnetismo. Correo: julio.reancont@my.unitec.edu.mx Profesor(a): Francisco Javier Romero.Grupo: LCG03V Calificacin:________________

INDICE.

TEMA 1 CAMPO MAGNETICO....................Pg. 2 1.1 INTENSIDAD DE CAMPO MAGNETICO...Pg. 2

1.2 CAMPO MAGNTICO DEBIDO A UNA CORRIENTE RECTILNEAPg. 3

1.3 CAMPO MAGNTICO DEBIDO A UNA ESPIRA CIRCULAR...Pg. 4

1.4 CAMPO MAGNTICO DEBIDO A UN SOLENOIDE...Pg. 4

TEMA 2 INDUCCION ELECTROMAGNETICAPg. 5

2.1 LEYES DE LENZPg. 5

2.2 LEY DE FARADAY.Pg. 6

TEMA 3 PROPIEDADES MAGNETICA DE LA MATERIA..Pg. 73.1 DIAMAGNTICOS..Pg. 7

3.1.2 PARAMAGNTICOS...Pg. 7

3.1.3 FERROMAGNTICOSPg. 7

3.2 MAGNITUDES MAGNTICAS..Pg. 83.3 HISTERESIS MAGNETICAPg. 9

TEMA 1 CAMPO MAGNETICO.

Es un campo de fuerza creado como consecuencia del movimiento de cargas elctricas (flujo de la electricidad), el flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.

Los campos magnticos se generan por un imn o por el flujo constante de electricidad, por ejemplo en los electrodomsticos que utilizan corriente continua (CC), y son distintos de los campos que cambian con el tiempo, como los campos electromagnticos generados por los electrodomsticos que utilizan corriente alterna (AC) o por los telfonos mviles, etc.

Hay un ejemplo clsico que podemos fabricar nosotros con un imn, un papel y limaduras de hierro: se coloca el imn debajo del papel y por arriba se esparcen las limaduras de hierro que van a acomodarse en lneas de un hermoso espectro magntico.

Las lneas de campo se orientan arbitrariamente, salen de un polo norte y entran en un polo sur (igual que las lneas de campo elctrico: que salen de las cargas positivas y entran en las negativas). En ambos casos se trata de una convencin.

El campo magntico es una magnitud vectorial (tiene intensidad, direccin y sentido) y se representa con la letra B (con una flechita arriba*).

1.1 INTENSIDAD DE CAMPO MAGNETICO.

Como sucede en otros campos de fuerza, el campo magntico queda definido matemticamente si se conoce el valor que toma en cada punto una magnitud vectorial que recibe el nombre de intensidad de campo. La intensidad del campo magntico, a veces denominada induccin magntica, se representa por la letra b y es un vector tal que en cada punto coincide en direccin y sentido con los de la lnea de fuerza magntica correspondiente. Las brjulas, al alinearse a lo largo de las lneas de fuerza del campo magntico, indican la direccin y el sentido de la intensidad del campo b.

La obtencin de una expresin para b se deriva de la observacin experimental de lo que le sucede a una carga q en movimiento en presencia de un campo magntico. Si la carga estuviera en reposo no se apreciara ninguna fuerza mutua; sin embargo, si la carga q se mueve dentro del campo creado por un imn se observa cmo su trayectoria se curva, lo cual indica que una fuerza magntica Fm se est ejerciendo sobre ella. Del estudio experimental de este fenmeno se deduce que:

a) Fm es tanto mayor cuanto mayor es la magnitud de la carga q y su sentido depende del signo de la carga.

b) Fm es tanto mayor cuanto mayor es la velocidad v de la carga q.

c) Fm se hace mxima cuando la carga se mueve en una direccin perpendicular a las lneas de fuerza y resulta nula cuando se mueve paralelamente a ella.

d) La direccin de la fuerza magntica en un punto resulta perpendicular al plano definido por las lneas de fuerza a nivel de ese punto y por la direccin del movimiento de la carga q, o lo que es lo mismo, Fm es perpendicular al plano formado por los vectores b y v.

Las conclusiones experimentales a,b y e quedan resumidas en la expresin:

Fm = q.v.B.sen

Donde B representa el mdulo o magnitud de la intensidad del campo y el ngulo que forman los vectores v y b. Dado que Fm, v y b pueden ser considerados como vectores, es necesario adems reunir en una regla lo relativo a la relacin entre sus direcciones y sentidos: el vector Fm es perpendicular al plano formado por los vectores v y b y su sentido coincide con el de avance de un tornillo que se hiciera girar en el sentido que va de v a b (por el camino ms corto). Dicha regla, llamada del tornillo de Maxwell, es equivalente a la de la mano izquierda, segn la cual las direcciones y sentidos de los vectores Fm,v y b vienen dados por los dedos pulgar, ndice y corazn de la mano izquierda dispuestos en la forma que se muestra en la figura adjunta.

La ecuacin constituye una definicin indirecta del mdulo o magnitud de la intensidad del campo magntico, dado que a partir de ella se tiene:

B = Fm/q.v.sen

La direccin de b es precisamente aqulla en la que debera desplazarse q para que Fm fuera nula; es decir, la de las lneas de fuerza. La unidad del campo magntico en el SI es el tesla (T) y representa la intensidad que ha de tener un campo magntico para que una carga de 1 C, movindose en su interior a una velocidad de 1 m/s perpendicularmente a la direccin del campo, experimentase una fuerza magntica de 1 newton.

1 T = 1 N/1 C. 1 m/s

1.2 CAMPO MAGNTICO DEBIDO A UNA CORRIENTE RECTILNEA.

La repeticin de la experiencia de Hans Christian Oersted con la ayuda de limaduras de hierro dispuestas sobre una cartulina perpendicular al hilo conductor rectilneo, pone de manifiesto una estructura de lneas de fuerza del campo magntico resultante, formando circunferencias concntricas que rodean al hilo. Su sentido puede relacionarse con el convencional de la corriente sustituyendo las limaduras por pequeas brjulas. En tal caso se observa que el polo norte de cada brjula -que apunta siempre en el sentido del vector intensidad de campo b - se corresponde con la indicacin de los dedos restantes de la mano derecha semicerrada en torno a la corriente, cuando el pulgar apunta en el sentido de dicha corriente. Esta es la regla de la mano derecha que aparece representada en la figura adjunta y que permite relacionar el sentido de una corriente rectilnea con el sentido de las lneas de fuerza del campo magntico b creado por ella. Experiencias ms detalladas indican que la intensidad del campo b depende de las caractersticas del medio que rodea a la corriente rectilnea, siendo tanto mayor cuanto mayor es la intensidad de corriente I y cuanto menor es la distancia r al hilo conductor. Todo lo cual queda englobado en la ecuacin:B = .I/2..r

1.3 CAMPO MAGNTICO DEBIDO A UNA ESPIRA CIRCULAR.

El estudio del espectro magntico debido a una corriente circular, completado con la informacin que sobre el sentido del campo creado ofrecen pequeas brjulas, indica que las lneas de fuerza del campo se cierran en torno a cada porcin de la espira como si sta consistiera en la reunin de pequeos tramos rectilneos. En conjunto, el espectro magntico resultante se parece mucho al de un imn recto con sus polos norte y sur. La cara norte de una corriente circular, considerada como un imn, es aquella de donde salen las lneas de fuerza y la cara sur aquella otra a donde llegan dichas lneas.

La relacin entre la polaridad magntica de una espira y el sentido de la corriente que circula por ella la establece la regla de la mano derecha de la que se deriva esta otra: una cara es norte cuando un observador situado frente a ella ve circular la corriente (convencional) de derecha a izquierda y es sur en el caso contrario. La experimentacin sobre los factores que influyen en el valor de la intensidad de campo B en el interior de la espira muestra que ste depende de las propiedades del medio que rodea la espira (reflejadas en su permeabilidad magntica ), de la intensidad de corriente I y del valor del radio R de la espira, en la forma dada por la siguiente ecuacin:

B = .I/2.R

1.4 CAMPO MAGNTICO DEBIDO A UN SOLENOIDE.

Un solenoide es, en esencia, un conjunto de espiras iguales y paralelas dispuestas a lo largo de una determinada longitud que son recorridas por la misma intensidad de corriente. Su forma es semejante a la del alambre espiral de un bloc. El espectro magntico del campo creado por un solenoide se parece ms an al de un imn recto que el debido a una sola espira. La regla que permite relacionar la polaridad magntica del solenoide como imn con el sentido convencional de la corriente que circula por l es la misma que la aplicada en el caso de una sola espira. El estudio experimental de la intensidad del campo magntico b debido a un solenoide en un punto cualquiera de su interior pone de manifiesto que una mayor proximidad entre las espiras produce un campo magntico ms intenso, lo cual se refleja en la expresin de B a travs del cociente N/ L, siendo N el nmero de espiras y L la longitud del solenoide. Dicha expresin viene dada por la ecuacin:

B = .I.N/l

N/l: representa el nmero de espiras por unidad de longitud, siendo su valor tanto mayor cuanto ms apretadas estn las espiras en el solenoide.

El hecho de que B dependa del valor de , y por tanto de las caractersticas del medio, sugiere la posibilidad de introducir en el interior del solenoide una barra de material de elevado y conseguir as un campo magntico ms intenso con la misma intensidad de corriente I. Este es precisamente el fundamento del electroimn, en el cual una barra de hierro introducida en el hueco del solenoide aumenta la intensidad del campo magntico varios miles de veces con respecto al valor que tendra en ausencia de tal material. Los timbres, los telfonos, las dinamos y muchos otros dispositivos elctricos y electromecnicos utilizan electroimanes como componentes. Sus caractersticas de imanes temporales, que actan slo en presencia de corriente, ampla el nmero de sus posibles aplicaciones.

TEMA 2 INDUCCION ELECTROMAGNETICA.

Es el fenmeno que origina la produccin de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magntico variable, o bien en un medio mvil respecto a un campo magntico esttico. Es as que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenmeno fue descubierto por Michael Faraday quin lo expres indicando que la magnitud del voltaje inducido es proporcional a la variacin del flujo magntico (Ley de Faraday).

El descubrimiento de Oersted segn el cual las cargas elctricas en movimiento interaccionan con los imanes y el descubrimiento posterior de que los campos magnticos ejercen fuerzas sobre corrientes elctricas, no solo mostraba la reaccin entre dos fenmenos fsicos hasta entonces independientes, sino tambin porque podra ser un camino para producir corrientes elctricas de un modo ms barato que con la pila de volta. Faraday fue el que obtuvo primeros resultados positivos en la produccin de corrientes elctricas mediante campos magnticos.

2.1 LEYES DE LENZ.

El sentido de la corriente inducida sera tal que su flujo se opone a la causa que la produce. La Ley de Lenz plantea que los voltajes inducidos sern de un sentido tal que se opongan a la variacin del flujo magntico que las produjo. Esta ley es una consecuencia del principio de conservacin de la energa.

La polaridad de un voltaje inducido es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magntico se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original. El flujo de un campo magntico uniforme a travs de un circuito plano viene dado por:

Donde:

= Flujo magntico. La unidad en el SI es el weber (Wb). B = Induccin magntica. La unidad en el SI es el tesla (T). S = Superficie del conductor. = ngulo que forman el conductor y la direccin del campo.

2.2 LEY DE FARADAY.

Faraday descubri que cuando un conductor es atravesado por un flujo magntico variable, se genera en l una fuerza electromotriz inducida que da lugar a una corriente elctrica. El sistema que generaba la corriente (el imn en nuestra experiencia) se llama inductor y el circuito donde se crea la corriente, inducido (la bobina en nuestro caso).

Este fenmeno de induccin electromagntica se rige por dos leyes, una de tipo cuantitativo conocida con el nombre de ley de Faraday y otra de tipo cualitativo o ley de Lenz. El sentido de la fuerza electromotriz inducida es tal que la corriente que crea tiende mediante sus acciones electromagnticas, a oponerse a la causa que la produce.

Independientemente de Faraday, Joseph Henry, en los Estados Unidos, haba observado que un campo magntico variable produce en un circuito prximo una corriente elctrica. Los resultados concordantes de las experiencias de ambos fsicos pueden resumirse en un enunciado que se conoce como ley de Faraday-Henry:

La fuerza electromotriz inducida en un circuito es proporcional a la rapidez con la que vara el flujo magntico que lo atraviesa. O en forma matemtica:

= - /t

Si no hay variacin con el tiempo del flujo magntico que atraviesa un circuito, el fenmeno de la induccin electromagntica no se presenta. Tal circunstancia explica los fracasos de aquellos fsicos contemporneos de Faraday que pretendieron conseguir corrientes inducidas en situaciones estticas, o de reposo, del circuito respecto del imn o viceversa. Cuando la ley de Faraday-Henry se aplica a una bobina formada por N espiras iguales toma la forma = - N./t

TEMA 3 PROPIEDADES MAGNETICA DE LA MATERIA.El magnetismo es un fenmeno fsico por el cual, los materiales, en mayor o menor medida, ejercen fuerzas de atraccin o repulsin sobre otros materiales. Algunos materiales conocidos presentan propiedades magnticas detectables fcilmente como el nquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comnmente se llaman imanes. Sin embargo, todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magntico.En ausencia de un campo magntico la mayor parte de la materia no manifiesta propiedades magnticas; eso es debido a que internamente, los campos magnticos generados por el movimiento de los electrones estn compensados unos con otros. Sin embargo al someter a un material, sea el que sea, a la accin de un campo magntico exterior, se produce una distorsin del movimiento electrnico lo que provoca la aparicin de un momento magntico opuesto al campo exterior. Adems, se da el caso de materiales que poseen de antemano un momento magntico y al ser sometidos a la accin del campo se produce una alineacin de dichos momentos, lo que favorece la propagacin del campo magntico.3.1 Diamagnticos: Cuando un material diamagntico es sometido a la accin de un campo magntico, las lneas de fuerza de ste son repelidas hacia el exterior, o dicho de otro modo, un material diamagntico sera repelido permanentemente por cualquier polo de un imn. La permeabilidad magntica de estos materiales es inferior que la del vaco, pues ofrecen mayor resistencia que ste a la propagacin del campo magntico. Son diamagnticos el bismuto, el hidrgeno, los gases nobles, cloruro de sodio, germanio, grafito, etc.3.1.2 Paramagnticos: Estos materiales son dbilmente atrados por los campos magnticos, es decir que si colocamos un material paramagntico dentro de un campo magntico atraer hacia s las lneas de fuerza del campo. Si retiramos el cuerpo de la accin del campo no conserva propiedades magnticas. La permeabilidad magntica en estos materiales es superior a la del vaco. Son paramagnticos el aluminio, magnesio, titanio, wolframio, etc.3.1.3 Ferromagnticos: Son materiales que cuando se introducen dentro de un campo magntico, distorsionan muchsimo las lneas de flujo. Esto es debido a que se produce un ordenamiento de los momentos magnticos del material en la misma direccin que el campo exterior. Si retiramos el material de la accin del campo conservar propiedades magnticas durante un tiempo. Aqu la permeabilidad magntica es claramente superior a la del vaco. Los tres materiales ferromagnticos por excelencia son hierro, cobalto y nquel, as como sus aleaciones.3.2 MAGNITUDES MAGNTICAS.Induccin magntica, B, que no es otra cosa que la cantidad de lneas de fuerza por unidad de superficie, que en el sistema internacional se mide en Tesla (T). Si imaginamos un campo magntico, en el vaco, en el que no se produzca dispersin del flujo, tal y como resultara el formado por un electroimn en forma de anillo, la induccin magntica vendra dada por

Donde N sera el nmero de espiras de la bobina, I la intensidad de corriente que circula y L la longitud de la circunferencia media del toroide o anillo, con el que hemos formado el campo magntico, tal y como indica la imagen inferior. As mismo, 0 es la permeabilidad magntica del vaco cuyo valor es 410-7 (N/A2).Si ahora cambiramos el anillo del solenoide por otro de otro material del que queremos conocer su induccin, observaramos que la induccin obtenida sera

Donde BM es la induccin producida por el material del anillo. Podemos deducir que, para las sustancias diamagnticas, BM tendr valor negativo. Si ahora dividimos la expresin anterior por B0 obtendremos

Por otro lado m es la susceptibilidad magntica que es el grado de magnetizacin de un material en respuesta a un campo magntico; ambas magnitudes son adimensionales.La magnetizacin o imanacin, M y de la intensidad de campo o excitacin magntica H; un solenoide circular produca un campo magntico B0 en el vaco y que si cambibamos el anillo por otro de un material diferente, imaginemos que ferromagntico, el campo magntico obtenido era B=B0+BM. Podamos suponer que ese exceso de campo magntico poda ser debido a que por la bobina del solenoide circulara una corriente adicional IM que sumada a la inicial I generaran la induccin B.

Por lo tanto, podemos suponer que la corriente que circula por la bobina ser I+IM; as pues tendremos:

A la expresin N*IM/L es a lo que llamaremos magnetizacin M y a la expresin N*I/L intensidad de campo H, por lo que la expresin anterior se puede escribir como:

3.3 HISTERESIS MAGNETICA.Cuando un material ferromagntico, sobre el cual ha estado actuando un campo magntico, cesa la aplicacin de ste, el material no anula completamente su magnetismo, sino que permanece un cierto magnetismo residual. Para desimantarlo ser precisa la aplicacin de un campo contrario al inicial: este fenmeno se llama HISTERESIS MAGNTICA, que quiere decir, inercia o retardo. Los materiales tienen una cierta inercia a cambiar su campo magntico.

La figura representa el llamado CICLO DE HISTERESIS (tambin lazo o bucle de histresis) de un determinado material magntico. Se supone que una bobina crea sobre dicho material magntico una intensidad de campo H, el cual induce en ese material magntico una induccin (valga la redundancia) de valor B.As a una intensidad de campo H0 le corresponder una induccin de valor B0. Si ahora aumenta H (aumentando la corriente que circula por la bobina) hasta un valor H1, B tambin aumentar hasta B1. (Ver figura), pero si ahora restituimos H a su valor inicial H0, B no vuelve a B0, sino que toma un valor diferente B2. (Obsrvese que el camino "a la ida" es distinto que "a la vuelta" lo que implica que para restituir la induccin en el ncleo a su primitivo valor, es preciso aplicar una corriente suplementaria de signo opuesto).

CONCLUSION.Gracias a esta investigacin sabremos que el campo magntico es el resultado del flujo de corriente a travs de los conductores o los dispositivos elctricos y es directamente proporcional a esa corriente; a ms corriente ms campo magntico. Las unidades del campo magntico son Gauss (G) o Tesla (T).As como sabremos que la induccin electromagntica es producida por una fuerza electromotriz en un medio o cuerpo expuesto a un campo magntico variable, o bien en un medio mvil respecto a un campo magntico esttico. Las propiedades magnticas de los materiales, no estn limitadas nicamente a las sustancias ferromagnticas, las presentan todas las sustancias, aunque en mucho menor escala. En esta categora, entran dos tipos de sustancias: las paramagnticas y las diamagnticas.