Corriente y Resistencia - Universidad de...
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Física II
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©2015 Departamento de Física
Universidad de Sonora
Dr. Mario Enrique Álvarez Ramos (Responsable)
Dr. Roberto Pedro Duarte Zamorano (Colaborador)
Dr. Ezequiel Rodríguez Jáuregui (Colaborador)
TemarioB. Magnetismo
6. Campo magnético. (6 horas)1. El magnetismo. Líneas de campo magnético y flujo magnético.
2. Fuerza magnética sobre una carga en movimiento
3. Movimiento de cargas eléctricas en un campo magnético uniforme.Selector o filtro de velocidades. El espectrómetro de masas
4. Fuerza magnética sobre un alambre que transporta una corrienteeléctrica.
5. Momento de torsión sobre una espira de corriente. Motor eléctrico.
6. El efecto Hall.
7. Ley de Biot-Savart. Fuerza entre dos conductores paralelos
8. Ley de Ampère. El solenoide.
9. Ley de Faraday-Lenz. Fuerza electromotriz. Generadores.
7. Propiedades magnéticas de la materia. (3 horas)1. Dipolo magnético.
2. Magnetismo atómico y nuclear.
3. Magnetización.
4. Materiales magnéticos: Paramagnetismo, diamagnetismo,ferromagnetismo, curva de histéresis.
5. Efectos de la temperatura sobre el ferromagnetismo.
6. Magnetismo de los planetas.
Temario
Tema 7: Propiedades magnéticas de la materia.
i. Dipolo magnético.
ii. Magnetismo atómico y nuclear.
iii. Magnetización.
iv. Materiales magnéticos: Paramagnetismo, diamagnetismo,ferromagnetismo, curva de histéresis.
v. Efectos de la temperatura sobre el ferromagnetismo.
vi. Magnetismo de los planetas.
Propiedades magnéticas de la materiaHasta ahora hemos considerado campos magnéticos en el vacío, es decir B generado por corrientes eléctricas:
• Ley de Ampere
• Ley de Biot-Savat
• Campo B debido a corrientes eléctricas
• Campo total : B + campo debido al medio material
+ campo adicional
Sea Bo al campo debido a corrientes eléctricas
Bo ≠ 0
Campo magnético totalBt ≠ 0
Bo = 0
Campo magnético total
Bt = 0
medio material en ausencia de
campo magnético externo
Bt = Bo + Bm
• Bo • Bt = Bo + Bm ≠ Bo
De tal forma que: Bt - Bo = Bm
Donde Bm es el campomagnético debido al mediomaterial “sumergido” en uncampo inicial Bo.
y Bm = 0M
donde
M es la magnetización
Magnetización
imaginemos que cada átomo del medio material es un
“circuito” de corriente
• En un material conmomento magnéticoaparecen corrientesmicroscópicas.
• Se crea una corriente superficial de carga
En el interior la corriente es nula
• Magnetización: Momento dipolar magnético por unidad de volumen
• Corriente amperiana
por unidad de longitud
• Magnetización de saturación Todos los dipolos están orientados• n= nº moléculas
por unidad de volumen
A dld
Adimd
Vol
Vold
mdM
dl
diM
mnM s
• Circuitos “atomicos” •Momentos atómicos
• Electrón girando en torno a un núcleo
Momento magnético
L
m
ereIAm
2)( 2
Lm B
Magnetón de Bohr
2241027.9 mAB
• El electrón tiene además momento interno (espín)
•Momento magnético total
• Los átomos
Crean campos magnéticos.
Pueden tener momentos dipolares inducidos.
Se orientan según el campo magnético.
)(
SLm B
Factor giromagnético para electrones -2.0024
• La magnetización M de material depende del campo Bo y por lo tanto Bt.
• ya que Bt = Bo + Bm
• Por otra parte como Bm = 0M es posible experesar
Bt = Bo + 0M
Campo Intensidad magnética H•De forma que al campo total Bt se puede expresar
como :
Bt =0(H + M)
• Las unidades de H y M son Ampere-metro
Es decir H es la contribución
al campo total debida solo a
las corrientes eléctricas, exista
o no medio material, en
ambos casos la magnitud del
campo H= nI
Las unidades de H y M son Ampere-metro
Es decir
• Bt =0H
ya que M =0
y La magnitud de H = nI
• Bt =0(H + M)
y la magnitud de H = nI
Las unidades de H y M son Ampere-metro
Clasificación de los materiales• La magnetización depende del campo externo (corrientes eléctricas)
• Donde es la suceptibililidad magnetica
• Donde
es la permeabilidad magnética
• Los materiales de clasifican dependiendo del valor de
Paramagnéticos
> 0
M = H
La magnetización es en la dirección del campo H = B0/0
Diamagnéticos
< 0
M = H
La magnetización es en
dirección contraria al campo H = B0/0
Ferromagnéticos
Son materiales no-lineales M= (H) H,
no es una consatante, es función de H
• Poseen magnetización permanente, entre ellos el Hierro, Níquel, Disprosio, etc.
• Pueden agruparse un conglomerado del orden de 1017 a 1021 átomos, formando dominios ferromagnéticos cuyas dimensiones oscilan entre 10-12 a 10-8 m3
Como se comporta un ferromagnético
• Supongamos que inicialmente el trozo de
material ferromagnético inicialmente no
muestra ninguna propiedad magnética y lo sometemos a un campo H
• Dado que M = (Bt –H)/0
• Es posible “minitorear” la magnetización via la grafica de Bt vs H, a medida que H se incrementa desde cero a una valor dado.
• Esta grafica se conoce como curva de Histéresis
Comportamiento de M
•De O a
Curvas de Histéresis
Curvas de Histéresis comprada con la linealidad
Curva de Histéresis para desmagnetizar un ferromagnético