Introducing
Your new presentation assistant.
Refine, enhance, and tailor your content, source relevant images, and edit visuals quicker than ever before.
Trending searches
Presentación electricidad
3
¿Que es el magnetismo?
Electricidad y Magnetismo
Presentación
Carlos Alejandro Montelongo Armendariz
Profesor: Edwin Torres
MTTO 2-B
Introducción
Los primeros imanes permanentes que se encontraron fueron fragmentos de mineral de hierro magnetizado. Hoy en día los podemos encontrar en infinidad de formas como barras o los conocidos imanes de heladera. Un imán permanente produce un campo magnético fuera y dentro del mismo como se aprecia en las siguientes imágenes:
¿Qué es lo que genera un campo magnético?
Una carga o conjunto de cargas en movimiento (es decir, una corriente eléctrica) producen un campo magnético. A continuación, una segunda corriente o carga en movimiento responde a ese campo magnético, con lo que experimenta una fuerza magnética
¿Por qué una carga en movimiento genera un campo magnético?
No se sabe. Es simplemente un hecho que se ha observado.
Campo Magnetico
¿Cómo el imán permanente genera un campo magnético?
En el interior de un imán permanente, hay un movimiento coordinado de algunos electrones atómicos, a diferencia de un material no magnetizado en el que los movimientos no están coordinados. Estos electrones que se mueven de “forma coordinada” son las cargas en movimiento que generan el campo magnético.
¿Por qué un campo magnético atrae metales?
El video que se presentó al principio muestra en el minuto 2:15 que ciertos metales, que no están magnetizados, están formados por “dominios”. Cada dominio tiene una orientación magnética diferente debido a cómo se organizan los movimientos de sus electrones. Esto se puede entender como que cada dominio representa un “pequeño imán”.
Video
Accionamientos Electromecánicos
Cuando este metal se sumerge dentro del campo magnético de un imán permanente, experimenta fuerzas que tienden a alinear a cada uno de los “pequeños imanes”.
Accionamientos Electromecanicos
En esta nueva situación, el polo norte del imán permanente experimentará una fuerza de atracción con el nuevo polo sur del metal.
Campos magnéticos generados por distintas fuentes
Nota: Por el momento cuando se habla de corriente se hace referencia a corriente continua.
Siguente
Electroimanes
Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente. Los electroimanes generalmente consisten en un gran número de espiras de alambre, muy próximas entre sí que crean el campo magnético. La siguiente imagen (idéntica a la anterior) representa un electroimán y se lo conoce con el nombre de solenoide o bobina.
Siguente
Las espiras
Las espiras de alambre a menudo se enrollan alrededor de un núcleo magnético hecho de un material ferromagnético, como el hierro; el núcleo magnético concentra el flujo magnético y hace que el imán sea más potente.
El material del núcleo del imán (generalmente hierro) se compone de pequeñas regiones llamadas dominios magnéticos (como se explicó anteriormente) que actúan como pequeños imanes. Antes de que la corriente en el electroimán se active, los dominios en el núcleo de hierro están en direcciones al azar, por lo que sus campos magnéticos pequeños se anulan entre sí, y el hierro aún no tiene un campo magnético de gran escala. Cuando una corriente pasa a través de las espiras de alambre envueltas alrededor del núcleo, su campo magnético penetra en el hierro, y hace que los dominios giren, alineándose en paralelo al campo magnético, por lo que sus campos magnéticos diminutos se añaden al campo generado por la corriente en las espiras, creando un campo magnético más fuerte que se extiende en el espacio.
Por Ultimo
Fuerza Magnética
Cuando una carga se mueve dentro de un campo magnético experimenta una fuerza magnética. ¿Cómo conocer la magnitud y la dirección de esa fuerza?
Fuerza Magnética
En la figura anterior se observa un campo magnético y una partícula q con carga positiva que se desplaza a una velocidad que posee una dirección distinta a la del campo . En la figura también se observa la componente de perpendicular al campo:
. Por último podemos ver la dirección de la fuerza magnética .
La Fuerza magnética es igual al producto vectorial entre la magnitud de la carga por la velocidad de la carga y el campo magnético. Recordar que la dirección del producto vectorial viene dada por la regla de la mano derecha. Si la carga es negativa, el sentido de la fuerza magnética es opuesta a la de la regla de la mano derecha.
Es importante aclarar que esta ecuación no se deduce teóricamente, sino que es una observación basada en experimentos.
Siguiente
Flujo magnético
Para definir el flujo magnético pensemos en una espira que es atravesada de forma perpendicular por un campo magnético uniforme (dirección e intensidad constante).
Simbolizamos el área de la espira con la letra A.
El flujo magnético se simboliza como (phi). Para este caso particular que estamos tratando:
Flujo Magnetico
El flujo magnético es igual a la intensidad del campo magnético (B) por el área de la espira (A). Este concepto se puede entender como “la cantidad de campo magnético que encierra la espira”. Como se puede deducir, cuanto mayor sea el área de la espira, mayor será el flujo magnético enlazado por la espira.
Ley de Faraday-Lenz
La ley de Faraday establece que un flujo magnético variable enlazado por una espira, induce una fem ( ) en la espira
Otra forma de obtener un flujo magnético variable en el tiempo es mantener el campo magnético estacionario y mover la espira
Ley de Faraday-Lenz
Esta corriente genera su propio campo magnético. Lenz explicó que este nuevo campo magnético se va a oponer a la causa que lo generó. Esto se ve reflejado en el símbolo “-” de la ecuación.
Tratemos de comprender este concepto: supongamos que la parte roja del imán es el polo Norte, cuando acercamos este polo a la espira se induce una corriente en la misma, esta corriente genera un campo magnético. Ahora podemos pensar que la espira es también un imán, ya que está generando un campo magnético. Lenz nos dice que el polo norte de la espira va a estar orientado hacia el polo norte del electroimán. En la siguiente imagen se puede observar esto, la diferencia es que en vez de un electroimán se tiene un imán permanente y en vez de una espira se tiene un bobinado.
Siguiente
Entonces se enfrentan polo norte con polo norte, esto trae como consecuencia que la bobina tienda a expulsar al imán. Cuando el imán se esté alejando de la bobina, la corriente que se inducirá en el bobinado cambiará de signo y de esa forma cambiará la polaridad de la bobina, ahora la bobina tratará de retener al imán que se está queriendo alejar.
En otras palabras, la corriente que se está induciendo en la bobina se opone a la causa que genera su existencia: en este caso el movimiento del imán.
Esto que a primera vista parece contradictorio no lo es en absoluto. Ya que concuerda con el principio de conservación de la energía. Pensemos qué ocurriría si el efecto fuera al revés. En otras palabras, si la corriente inducida en la bobina generará un campo magnético que esté a favor del movimiento del imán: a medida que el imán se introduce en la espira su velocidad aumentaría, ya que es atraído por la bobina. Cómo la velocidad del imán es mayor, la variación de flujo magnético en la espira es mayor, por lo tanto, se induce una fem mayor en la bobina y esto induce una corriente mayor en la bobina que va a generar que el imán sea atraído con más fuerza hacia adentro. Como se puede ver, esto es un loop en el que el imán se acelera cada vez más hacia adentro de la bobina. Esto va en contra del principio de conservación de la energía y no ocurre en la naturaleza, ya que se estaría generando energía “de la nada”
Siguiente
Video
Video Recomendado
Video Inicial
Bibliografía
Libros
Sears, Zemansky (2009) Física universitaria con física moderna Serway, R. A., Jewett, J. W. (2008) Física para ciencias e ingeniería.