5 Campo magnetico gioi 1415 - Universidad de SevillaGIOI)/Apuntes/2015-16/5... · Corrientes...
31
Campo magnético Física II Grado en Ingeniería de Organización Industrial Primer Curso Joaquín Bernal Méndez/Ana Marco Ramírez Curso 2014-2015 Departamento de Física Aplicada III Universidad de Sevilla Índice Introducción Revisión histórica del electromagnetismo Magnetismo en imanes Magnetismo terrestre Fuerza del campo magnético sobre cargas Movimiento de una carga puntual en un campo magnético Fuerza del campo magnético sobre corrientes estacionarias Par sobre espiras Ley de Biot-Savart Campo de una espira circular y de un solenoide Campo de un hilo recto Fuerza magnética entre dos conductores paralelos Ley de Gauss para el magnetismo Ley de Ampère Magnetismo en la materia 2/61
Transcript of 5 Campo magnetico gioi 1415 - Universidad de SevillaGIOI)/Apuntes/2015-16/5... · Corrientes...
Campo magnético
Física II
Grado en Ingeniería de Organización Industrial
Primer Curso
Joaquín Bernal Méndez/Ana Marco Ramírez Curso 2014-2015
Departamento de Física Aplicada III Universidad de Sevilla
ÍndiceIntroducción
Revisión histórica del electromagnetismoMagnetismo en imanesMagnetismo terrestre
Fuerza del campo magnético sobre cargasMovimiento de una carga puntual en un campo magnético
Fuerza del campo magnético sobre corrientes estacionarias
Par sobre espiras
Ley de Biot-SavartCampo de una espira circular y de un solenoideCampo de un hilo rectoFuerza magnética entre dos conductores paralelos
Ley de Gauss para el magnetismoLey de AmpèreMagnetismo en la materia 2/61
Introducción
El campo eléctrico es un campo vectorial responsable de la fuerza eléctrica sobre las cargas
Las cargas son fuente del campo eléctrico
Existe otro campo vectorial que puede ejercer fuerzas sobre las cargas: campo magnético
Veremos que las cargas eléctricas en movimiento (corrientes eléctricas) son fuente del campo magnético
Existe una estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo
Ambos fenómenos se unen en la llamada teoría electromagnética o electromagnetismo
3/61
Introducción históricaLas primeras referencias al fenómeno del magnetismo están relacionadas con los imanes:
800 a.C.: los griegos conocían el hecho de que la magnetita (Fe3O4) atrae trozos de hierros. XII: Primeras referencias escritas al uso de imanes en navegación (brújulas) en China
Experiencia de Oersted (1820): una corriente en un alambre puede desviar la aguja de una brújula
Corrientes eléctricas originan campo magnéticoAmpère (1820): describió la fuerza magnética entre corrientes
Corrientes eléctricas sufren los efectos del campo magnéticoAmpère ideó el concepto de “corrientes amperianas” para explicar el magnetismo natural
Faraday (1831): un campo magnético variable con el tiempo produce un campo eléctricoMaxwell (Final S.XIX): un campo eléctrico variable produce un campo magnético. Dedujo la existencia de ondas electromagnéticas
Las ecuaciones de Maxwell describen la teoría electromagnética clásica
4/61
Magnetismo en imanesSi una barra imantada se deja girar libremente uno de sus extremos se orienta hacia el norte y otro hacia el sur
Se denominan polo norte y polo sur del imán
Los polos opuestos de los imanes se atraen, mientras que los polos iguales se repelenUn objeto que contiene hierro es atraído por cualquiera de los polos de un imán
Ejemplo: imanes en las puertas de los frigoríficos
No existen polos magnéticos aisladosPor analogía con interacciones eléctricas afirmamos que un imán genera un campo magnético que emerge en su polo norte y entra por su polo sur
Una aguja imantada (brújula) tiende a alinearse con el campo magnéticoEl sentido del campo magnético lo indica el polo norte de la brújula
5/61
Campo magnético de un imán (I)
Líneas de campo magnético dentro y fuera de una barra imanada: carecen de principio y fin
6/61
Campo magnético de un imán (II)
Líneas de campo magnético exteriores a una barra imanada visualizadas mediante limaduras de hierro
7/61
Magnetismo terrestreLa tierra es un imán con su polo sur próximo al Polo Norte geográfico
El campo magnético dela tierra es similar al deuna barra imantada inclinada unos 11º respecto al eje de giro
La magnitud del campo magnético sobre la superficie de la tierra varía en un rango de 0.3 a 0.6 gauss
El campo magnético de la tierra no es constante en direcciónMuestras de rocas de diferentes épocas en un mismo lugar muestran magnetizaciones en direcciones diferentes
El campo magnético ha invertido su sentido 171 veces durante los últimos 71 millones de años
8/61
ÍndiceIntroducción
Revisión histórica del electromagnetismoMagnetismo en imanesMagnetismo terrestre
Fuerza del campo magnético sobre cargasMovimiento de una carga puntual en un campo magnético
Fuerza del campo magnético sobre corrientes estacionarias
Par sobre espiras
Ley de Biot-SavartCampo de una espira circular y de un solenoideCampo de un hilo rectoFuerza magnética entre dos conductores paralelos
Ley de Gauss para el magnetismoLey de AmpèreMagnetismo en la materia 9/61
Fuerza del campo magnético sobre cargas (I)
Llamaremos al campo magnético
Cuando una carga q se desplaza con velocidad en el seno de un campo magnético aparece una fuerza sobre ella:
10/61
vB
es proporcional a q y v
Si
Sentido de : regla de la mano derecha ó del sacacorchos
sobre carga negativa: sentido opuesto que si fuera positiva
F v B
plano formado por y
F
F
F
0v B F
Fuerza del campo magnético sobre cargas (II)
Regla de la mano derecha:
Unidades del campo magnético: tesla (T)
A veces de usa el gauss (no S.I.):
11/61
N N1T=1 =1
Cm/s Am-41G=10 T
Movimiento de una carga puntual en un campo magnético (I)
La fuerza magnética es siempre perpendicular a la velocidad de la partícula
No realiza trabajo
Ec=0
Caso particular: La fuerza no modifica el módulode la velocidad
Aceleración normal: an=v2/r
Movimiento circular uniforme:
con uniformev B B
qvB ma 2mv rmv
rqB
Radio de la trayectoria circular
12/61
13/61
Movimiento de una carga puntual en un campo magnético (II)
Periodo del movimiento circular:
¡El T no depende de la velocidad!
22
mvr qB
Tv v
Periodo de ciclotrón
2m
TqB
frecuencia de ciclotrón
2
T
qB
m
14/61
Movimiento de una carga puntual en un campo magnético (III)
Caso más general: carga -q cuya velocidad forma un ángulo arbitrario con el campo magnético uniforme
La componente de paralela a permanece constante
La componente de perpendicular a se trata como en el caso anterior: movimiento circular uniforme
Trayectoria helicoidal
( )F qv B q v v B
qv B
B
F qv B
v
v
v
q
B
Bv
v
15/61
Movimiento de una cargapuntual en un campo magnético (IV)
Para campos magnéticos no uniformes la situación es mucho más complicada
Para confinar haces densos de partículas cargadas (plasma) se utilizan botellas magnéticas
Aplicación en investigación de fusión nuclear
Las partículas oscilan entre P1 y P2
ÍndiceIntroducción
Revisión histórica del electromagnetismoMagnetismo en imanesMagnetismo terrestre
Fuerza del campo magnético sobre cargasMovimiento de una carga puntual en un campo magnético
Fuerza del campo magnético sobre corrientes estacionarias
Par sobre espiras
Ley de Biot-SavartCampo de una espira circular y de un solenoideCampo de un hilo rectoFuerza magnética entre dos conductores paralelos
Ley de Gauss para el magnetismoLey de AmpèreMagnetismo en la materia 16/61
Fuerza sobre corrientes
En un hilo conductor la fuerza magnética es la suma de las fuerzas sobre cada portador
Fuerza sobre un portador:
Número de portadores en el segmento:
Fuerza sobre el segmento:
17/61
A
L
Adv
dvd
v Densidad numérica: n
Carga de cada partícula libre: q Velocidad de deriva: vd
Corriente eléctrica: I=nqvd A
i dF qv B
diF qv B dqv B nAL
N nAL
Ecuación de la fuerzasobre hilos rectos de corriente
En un hilo conductor la fuerza magnética es la suma de las fuerzas sobre cada portador
Fuerza sobre el segmento:
: vector cuyo módulo es la longitud del hilo, con dirección paralela al hilo y sentido el de la corriente
18/61
A
L
Adv
dvd
v
Densidad numérica: n Carga de cada partícula libre: q Velocidad de deriva: vd
Corriente eléctrica: I=nqvd A
F IL B
FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN HILO RECTO DE CORRIENTE EN UN CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME
L
Fuerza sobre hilos de corriente de forma arbitraria
Generalización:Cable de forma arbitraria
Campo magnético no uniforme
La fórmula anterior es válida para un segmento infinitesimal del hilo
La fuerza total se obtienepor integración:
19/61
B
dl
dF Idl B
b
aF I dl B
a
b
dF Idl B
Fuerza sobre espiras
Ejemplo: Fuerza neta sobre una espira cerrada de corriente en un campo magnético uniforme
20/61
0
0B B
0
es uniforme
La fuerza que un campo magnético uniforme ejerce sobre una espira cerrada de corriente es nula
0B
I
F I dl B
0F I dl B
Par sobre espiras
Suponemos una espira plana cuadrada en un campo uniforme
La orientación de una espira plana se especifica con un vector unitario:
Módulo: la unidad
Dirección: perpendicularal plano de la espira
Sentido: depende delsentido de circulaciónde la corriente y vienedado por la regla dela mano derecha
21/61
n̂
Par sobre espiras:espira plana cuadrada
Sobre cada lado recto:
y no producen ningún par por estar sobre la misma línea de acción
22/61
3F
4F
3 4 0F F
F IL B
1F IaBk
2F IaBk
Constituyen un par de fuerzas que tienden a provocar un giro de la
espira
z
x
y
Par sobre espiras: cálculo del momento
Cálculo del momento del par de fuerzas (O en el centro de la espira):
23/61
01 1 02 2r F r F
z
x IA B ˆA abn
con:
Par sobre espiras: momento dipolar magnético
Momento dipolar magnético de una espira plana:
Unidades: Am2
Para una espira de N vueltas:
Momento del par sobre una espira plana:
Es válida para espiras planas, aunque no sean cuadradasSe cumple para cualquier orientación del campoSupone que el campo magnético es uniforme
24/61
IA
B
NIA
Analogía con dipolo eléctricoen un campo eléctrico externo:
El momento dipolar de una espira tiende a alinearse con el
campo magnético externo p E
Analogía entre espiras, dipolos eléctricos e imanes
Una barra o aguja imanada (brújula)también tiende a orientarse paralelamentea un campo magnético externo
El polo norte de la aguja apuntaen el sentido del campo
Veremos que a un imán se le puede asignar también un momento magnético
Su comportamiento se modela por analogía con el de las espiras de corrientes
Usaremos el concepto de “corrientes amperianas” en el imán
25/61
Trabajaremos con dos analogías: 1) Espira/campo magnético - dipolo eléctrico/campo eléctrico2) Espira/campo magnético - imán/campo magnético
Par sobre espiras Aplicación: motor eléctrico
Conversión de energía eléctrica en energía mecánicaHay diversos tipos (DC, síncronos, asíncronos…)
Se encuentran en electrodomésticos como ventiladores, lavadoras, frigoríficos…
El estator genera un campo magnético giratorio
Las espiras del rotor “persiguen” al campo magnético26/61
Rotor: corriente continua
Estator: corriente alterna trifásica
Esquema de un motor síncrono.
ÍndiceIntroducción
Revisión histórica del electromagnetismoMagnetismo en imanesMagnetismo terrestre
Fuerza del campo magnético sobre cargasMovimiento de una carga puntual en un campo magnético
Fuerza del campo magnético sobre corrientes estacionarias
Par sobre espiras
Ley de Biot-SavartCampo de una espira circular y de un solenoideCampo de un hilo rectoFuerza magnética entre dos conductores paralelos
Ley de Gauss para el magnetismoLey de AmpèreMagnetismo en la materia 27/61
Fuentes del campo magnético
Hasta ahora hemos estudiado el efecto del campo magnético sobre cargas y corrientesPero, ¿cuál es la fuente del campo magnético?Lo que sabemos:
Imanes: primeras observaciones sobre el fenómeno del magnetismoOersted (1820) comprobó que una corriente eléctrica es capaz de desviar la aguja de una brújula cercana
Lo que vamos a ver:La corriente eléctrica actúa como fuente del campo magnéticoEl magnetismo de los imanes puede explicarse en base a un modelo de corrientes microscópicas moleculares en el material (corrientes amperianas)
28/61
Ley de Biot-SavartEs una Ley experimental deducida por Ampère
Proporciona el campo magnético creado por un hilo de corriente
Campo debido a una I que pasa a través de un :
29/61
02
ˆ
4
Idl rdB
r
70 4 10
TmA
Permeabilidad del vacío
Propiedades:
dB
dl
21/ , ,sen
y dB dl dB r
dB r I
Elemento de corriente
Campo debido a un hilo finitoHay que integral a lo largo de la longitud del hilo
En general se trata de un cálculo complicado
Puede aplicarse el principio de superposiciónEl campo magnético creado por varias distribuciones de corriente es la suma vectorial de los campos creados por cada distribución aisladamente
30/61
02
ˆ
4
Idl rB
r
1I
2I1B2B
1 2B B B
Campo de una espira circularEjemplo: B en el centro de una espira circular
31/61
02
ˆ
4
Idl rdB
r
02
sen
4
IdldB
R
1
02
24
IR
R
0
2
IB
R
024
IB dl
R
Campo de una espira circularCampo magnético en todos los puntos del espacio
32/61
Campo lejos de la espira
En el eje de la espira: (boletín de problemas)
Para x>>R:
Para un dipolo eléctrico:(boletín de problemas)
33/61
32
20
2 2
2
4 ( )
I RB i
x R
20 0
3 3
2 2
4 4x
I RB
x x
30
1 2
4x
pE
x
El campo magnético lejos de la espira es análogo al campo eléctrico de un dipolo eléctrico
Una espira muy pequeña es un dipolo magnético
Analogía entre dipolosmagnéticos y eléctricos
Los campos “lejos” son iguales (P: ¿Qué significa “lejos”?)Para puntos muy cercanos hay una diferencia:
Entre las cargas el campo eléctrico es opuesto al momento dip. eléc.En el centro de la espira el campo magnético es paralelo al momento dipolar magnético
34/61
Un dipolo eléctrico tiende a alinearse
con un campo eléctrico externo
Un dipolo magnético tiende a alinearse con un
campo magnéticoexterno
p
m
Campo de un solenoide (I)
Se usa para producir un campo magnético intenso y uniforme en su interior
Análogo al condensador en electricidad
Su campo magnético puede obtenerse por superposición del campo de N espiras
35/61
Cable enrollado (Nvueltas) con espiras muy próximas entre sí por el que se hace pasar una corriente
Campo de un solenoide (II)
36/61
Campo en el eje de solenoide de longitud L :
• El campo dentro es uniforme• Es proporcional a n=N/L y a I
Las líneas de campo magnético son idénticas a las
de una barra imantada
Campo debido a una corriente en un hilo recto (I)
37/61
02
ˆ
4
Idl rdB
r
0
2sen
4
Idxk
r
0
2cos
4
Idxk
r
tanx R 2
2/ cosr
dx Rd dR
cos /R r
0 cos4
IdB d
R
Donde todo es constante salvo
Campo debido a una corriente en un hilo recto (II)
38/61
2
1
0 cos4
IB d
R
02 1(sen sen )
4
I
R
Para un hilo muy largo:
1 90º 2 90º
1sen 1 2sen 1
0
2
IB
R
Campo magnético a una distancia Rde un conductor recto muy largo
Campo de un hilo rectomuy largo
Las líneas de campo soncircunferencias centradas en el hilo
El sentido del campo se determinasiguiendo la regla de la mano derecha tal como se indica en la figura
39/61
Líneas de campo de un conductor recto y muy largo visualizadas mediante limaduras de hierro
Fuerza entre doscorrientes paralelas
Suponemos dos hilos largos paralelos que transportan corrientes I1 e I2 y están separados una distancia R
40/61
0 11 2
IB
R
2 2 2 1dF I dl B
0 12 2 2 2
IdF I dl
R
2 0 2 1
2 2
dF I I
dl R
con:
Fuerza por unidad de longitud entre dos hilos paralelos separados una
distancia R
Fuerza atractiva
Para corrientes paralelas la fuerza es atractivaPara corrientes antiparalelas la fuerza es repulsiva
41/61
Definición del amperio
El amperio (A) es la unidad de corriente eléctrica en el sistema internacional de unidades (S.I.)El amperio es una unidad fundamental del S.I.El amperio se define de forma operacional:
Esta definición hace que:
El amperio es la corriente que si se mantiene entre dos conductores rectos y paralelos de longitud infinita y sección transversal despreciable
situados en el vacío con una separación de un metro produce entre estos conductores una fuerza de 2x10-7 N por metro
70 4 10
TmA
2 0 2 1
2 2
dF I I
dl R
701 1
2 102 1
A A Nm m
Aplicación: fuerza entre espiras
Suponemos dos espiras cuadradas enfrentadas con corrientes paralelas ¿se atraen o se repelen?
42/61
Las espiras (dipolos magnéticos) se comportan como dos imanes: polos opuestos se atraen
Espiras paralelas
F
F
1 2
1
2
NS NS12F
21F
Igual que dos dipolos eléctricos:
Igual que dos barras imanadas:
+qq p
F
F
- +qq p
-
Aplicación: fuerza entre espiras
Suponemos dos espiras cuadradas enfrentadas con corrientes opuestas ¿se atraen o se repelen?
43/61
Las espiras (dipolos magnéticos) se comportan como dos imanes: polos iguales se repelen
Espiras antiparalelas
F
F 1 2
1
2
F
F
NS N S12F
21F
Igual que dos dipolos eléctricos:
Igual que dos barras imanadas:
+qq p
- +
q qp
-
ÍndiceIntroducción
Revisión histórica del electromagnetismoMagnetismo en imanesMagnetismo terrestre
Fuerza del campo magnético sobre cargasFuerza del campo magnético sobre corrientes estacionarias
Par sobre espiras
Ley de Biot-SavartCampo de una espira circular y de un solenoideCampo de un hilo rectoFuerza magnética entre dos conductores paralelos
Ley de Gauss para el magnetismoLey de AmpèreMagnetismo en la materia
44/61
Ley de Gauss para el magnetismo
Para el campo eléctrico, vimos:
Las líneas de comienzan y terminan
sobre las cargas eléctricas.
Para el campo magnético, se cumple:
Las líneas de son curvas cerradas, entran por
un extremo (polo sur) y salen por el otro (polo
norte), pero no hay puntos del espacio a partir de
los que divergen, ni puntos a los que convergen:
45/61
int4e nS SE dA E dA kQ
0m nS SB dA B dA
no hay monopolos magnéticos
ÍndiceIntroducción
Revisión histórica del electromagnetismoMagnetismo en imanesMagnetismo terrestre
Fuerza del campo magnético sobre cargasFuerza del campo magnético sobre corrientes estacionarias
Par sobre espiras
Ley de Biot-SavartCampo de una espira circular y de un solenoideCampo de un hilo rectoFuerza magnética entre dos conductores paralelos
Ley de Gauss para el magnetismoLey de AmpèreMagnetismo en la materia
46/61
42/61
Para distribuciones de carga muy simétricas puede calcularse el campo eléctrico mediante la Ley de GaussLa Ley de Ampère facilita el cálculo del campo magnético de distribuciones de corriente con alta simetríaEnunciado de la Ley de Ampère:
Se cumple siempre para cualquier curva en situación decorriente estacionaria
Ley de Ampère
La circulación del campo magnético a lo largo de una curva cerrada C es
igual a 0 por la corriente total que atraviesa una superficie que se apoya
en la curva C
0 CCB dl I
43/61
Corriente estacionariaLa situación de corriente estacionaria exige que los parámetros físicos del problema no varíen con el tiempo. Esto significa que:
La intensidad ha de ser constante (corriente continua)
En caso contrario se llama corriente variable
La carga almacenada en los distintos puntos del conductor también ha de ser constante. Es decir, no se produce almacenamiento ni disminución de carga en ningún punto del conductor.
Ejemplo: paralelismo con corriente de un fluidoCorriente de un río: flujo estacionario
Llenado de un depósito de agua: proceso no estacionario, aunque la corriente sea constante
49/61
Ley de Ampère:campo de un hilo infinito
Curva C: circunferencia centrada en el hilo Sentido integración: regla de la mano derechaEl campo es tangente al diferencial de longitud y de módulo constante en toda la trayectoria
0 CCB dl I
I
2c
B dl B R C CB dl Bdl
constanteBB dl
0I
0
2
IB
R
Que coincide con lo que se obtiene mediante Ley de Biot-Savart (integración)
R
ÍndiceIntroducción
Revisión histórica del electromagnetismoMagnetismo en imanesMagnetismo terrestre
Fuerza del campo magnético sobre cargasFuerza del campo magnético sobre corrientes estacionarias
Par sobre espiras
Ley de Biot-SavartCampo de una espira circular y de un solenoideCampo de un hilo rectoFuerza magnética entre dos conductores paralelos
Ley de Gauss para el magnetismoLey de AmpèreMagnetismo en la materia
50/61
Magnetismo en la materiaLos electrones tienen una propiedadeléctrica inherente: su carga
De la misma forma poseen unapropiedad magnética inherente:un momento magnético
Se comportan como diminutas espirasde corriente: dipolos magnéticos
Los átomos y moléculas de los materialesposeen además un momento magnéticoasociado al movimiento de los electronesen sus órbitas: momento magnético orbital
51/61
Un campo magnético externo interaccionará con estos dipolos magnéticos
Tipos de materialesParamagnéticos: alineación parcial de los dipolos magnéticos con el campo magnético externo
Incremento débil del campo magnético en el material
Diamagnéticos: momentos magnéticos orbitales inducidos se alinean en sentido opuesto al campo externo aplicado
El campo magnético en el material disminuye débilmente
Ferromagnéticos: alineación masiva de los dipolos magnéticos electrónicos con el campo externo
Fuerte incremento del campo en el interior del material
El efecto permanece una vez eliminado el campo externo aplicado: imanes permanentes
52/61
Imanación: corrientes amperianas
Cuando los dipolos se alinean: material imantado
Cada dipolo magnético se puede modelar como una diminuta corriente circular
Para un cilindro con imanación uniforme:La corriente neta dentro es nula
Existe una corriente neta sobre la superficie: corriente amperiana o corriente de imanación
Este modelo explica por qué el campo magnético que crea la barra imantada es igual que el del solenoide
53/61
Campo dentro del solenoide y lejos de los extremos
ImanaciónVector imanación: momento dipolar magnético neto por unidad de volumen:
Sea un disco imanado según su ejede grosor dl y área A:
Analogía con solenoide de corriente:
54/61
dM
dV
d Adi dV Adl
diM
dlAnalogía con espira:
M
El módulo de M es la corriente amperianapor unidad de longitud (unidades: A/m)
0B nI 0B M Campo dentro del material debido a su imanación
Imanación de un medio linealEl campo magnético dentro del material es la suma del campo aplicado y el campo debido a la imanación:
Medios paramagnéticos y diamagnéticos:La imanación es proporcional al campo aplicado
55/61
ap 0B B M
ap
0m
BM
ap ap(1 )m mB B K B
: Susceptiblidad magnética (adimensional)
: Permeabilidad relativa (adimensional)mK
m
Materiales ferromagnéticosSupongamos una barra de material ferromagnético en el interior de un solenoide (Bap=μ0nI). Campo dentro:
56/61
ap 0 0 0B B M nI M
Saturación: Ms
Campo remanente
Curva de histéresis
En la práctica:(amplificación del campo aplicado)
0 0M nI
• En principio M depende de la historia del material y no solo de Bap
• Aun así, lejos de la zona de saturación se suele definir:
• Kmμ0= μ : permeabilidadap 0m mB K B K nI nI
0
apB
mM
Materiales ferromagnéticosSon ferromagnéticos el hierro el cobalto y el níquel
También algunas tierras raras: gadolinio, disprosio
A veces se usan en aleaciones:
57/61
En un solenoide con un núcleo ferromagnético la permeabilidad relativa (Km) es el factor por el que se multiplica el campo magnético
aplicado debido a la presencia del núcleo ferromagnético
Material Km
Níquel (99% puro) 600
Hierro (99,8% puro) 6100
Hierro-silicio (95% Fe, 4% Si) 7000
Permalloy (55%Fe, 45%Ni) 26100
Metalmu (77%Ni,16%Fe,5%Cu,2%Cr) 100 000
Materiales ferromagnéticosMateriales ferromagnéticos blandos: ciclo de histéresis estrecho
Útiles en núcleos de transformadores
Ejemplo: hierro dulce58/61
Materiales ferromagnéticosduros: ciclo de histéresis ancho
Útiles como imanes permanentes
Ejemplo: acero al carbono
B
apB
B
apB
Algunas preguntas interesantes
¿Por qué se pegan los imanesa la puerta del frigorífico?
¿Por qué un imán atrae objetoscomo clips, alfileres y clavos?
¿Por qué un imán atrae a lasmonedas de 1, 2 y 5 céntimospero no a las de 10, 20 y 50 céntimos?
59/61
Resumen (I)Un campo magnético ejerce una fuerza sobre cargas en movimiento y, por tanto, actúa sobre las corrientes
Un campo magnético uniforme ejerce una fuerza neta nula sobre una espira cerrada de corrienteEl momento dipolar magnético de una espira tiende a alinearse con el campo magnético externo
Igual que una barra de imán (brújula)Igual que un dipolo eléctrico tiende a alinearse con un campo eléctrico externo
La fuente del campo magnético son las cargas en movimiento (corrientes): la Ley de Biot-Savart nos proporciona una ecuación integral para calcular el campo magnético debido a un hilo de corriente
El campo magnético creado por una espira de corriente en puntos “alejados de la espira” es de tipo dipolarEl campo magnético creado por un solenoide de corriente es igual que el de una barra imantada.
Corrientes paralelas se atraen y corrientes opuestas se repelenLa atracción repulsión entre momentos magnéticos (espiras) es análoga a la que acurre entre barras imantadas: polos opuestos se atraen y polos iguales se repelenLa atracción repulsión entre momentos magnéticos (espiras) es similar a la que aparece entre dipolos eléctricos 60/61
Resumen (y II)
61/61
