ELECTROMAGNETISMO

ELECTROMAGNETISMO

DEFINICIÓN

·         Rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos. Estos dos fenómenos se unen en una sola teoría, ideada por Faraday, y se resumen en cuatro ecuaciones vectoriales que relacionan campos eléctricos, campos magnéticos y sus respectivas fuentes, conocidas como las ecuaciones de Maxwell.

·         Teoría de campos, es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas cuya descripción matemática son campos vectoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo estudia los fenómenos físicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, así como los relativos a los campos magnéticos y a sus efectos sobre diversas sustancias sólidas, líquidas y gaseosas.

ANTECEDENTES

tuvo  su origen en el invento de la pila eléctrica realizado por el italiano Alessandro Volta en 1800 veinte años mas tarde se hizo por casualidad  otro importante descubirmiento,mientras el físico danes Hans Christian Oersted impartía una clase de física sus alumnos empujo en forma accidental una brújula que se encontraba en forma paralela.
El teléfono y el telégrafo alrededor de 1880 eran aparatos activados por baterías y, basados en el descubrimiento de Oersted, las grandes aplicaciones a la ingeniería de la inducción electromagnética son el motor eléctrico y el dínamo. El mismo Henry, codescubridor de la inducción electromagnética, había construido un motor en 1831 y diseñado juguetes primitivos. Edison inventó un generador bipolar en 1878, un año antes de inventar el filamento de luz eléctrico. El hecho de que hubiera un generador de potencia hizo que el uso de luz eléctrica se difundiera rápidamente. Con el experimento de Hertz se sentaron las bases para la transmisión inalámbrica de ondas de radio. Con ello tambien, aparatos como el radio y la televisión utilizan muchos de los conocimientos que sobre electromagnetismo se generaron en las primeras decenas del siglo XX. Hoy en día, existe un tren capaz de viajar a una velocidad de 518 km/h utilizando la levitación magnética, uno de los principios del magnetismo (la repulsión entre polos iguales). La levitación permite que el tren se suspenda en aire, evitando de esta manera la fricción con los rieles. Este aspecto del magnetismo despertó mi interés. La mayor parte de los estudiantes, apenas tiene algunas ideas acerca del campo magnético, a pesar de figurar en los planes de estudio del secundario. A las dificultades del concepto de campo, se añade las pocas experiencias relevantes que hacen en electricidad y magnetismo. Entonces debía buscar la forma de reproducir éste fenómeno de una manera sencilla y a su vez didáctica.
Michel Faraday físico y químico ingles demostró qué es un objeto electrizado que se encuentra aislado,que las cargas siempre se acumulanen su superficie.
Andre 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.
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,

EVIDENCIAS. PRACTICA DE LABORATORIO

CONCLUSION

Despues de haber realizado esta practica nos hemos dado cuenta que la electricidad y el magnetismo se alian para realizar ciertos trabajos complejos en los cuales tiene que ver un trabajo a realizarse por muy complejo que este sea, la maquinaria de trabajo incluye ciertas tipologias adaptadas a un mecanismo que funciona con un puerto electrico el cual es conectado a una clavija que hace funcionar todo el sistema operativo a una velocidad determinada, es una propiedad caracteristica de todo material electrico.

mapa conceptual

conclusion de la practica de laboratorio

Llegamos a la conclusión de que cada material que pueda ser atraído por un imán sufre alteraciones en sus átomos, lo cual quiere decir que sus electrones se excitan hasta verse atraído totalmente, su intensidad se medirá siempre y cuando este permita que sus electrones fluyan libremente, esto quiere decir que se vera totalmente magnetizado de acuerdo a sus condiciones magnéticas, entendiendo este termino como la capacidad de ser atraído.
Los efectos del magnetismo terrestre hacen que la tierra gire sobre su propio eje, en conclusión, tenemos un imán gigante como planeta, el cual gira a causa de las líneas de fuerza magnética.

Evidencias de la practica de laboratorio

Investigacion

                Materiales magnéticos

En algunos materiales, a los que llamaremos materiales magnéticos, se observa que sus átomos o iones se comportan como si fuesen pequeños imanes que interactúan entre sí. En estos casos se dice que los átomos tienen un momento magnético diferente de cero, el cual se caracteriza por su magnitud y la dirección en la que está orientado. En lo sucesivo, a estos pequeños imanes los denominaremos espines magnéticos o simplemente espines.

Clasificación de los materiales magnéticos

1) Diamagnéticos. Son aquellos materiales en los que sus átomos no tienen momento magnético resultante; debido a esto no pueden interactuar magnéticamente con otros materiales.

2) Paramagnéticos. Son materiales en los cuales los átomos sí tienen momento magnético. Sin embargo, en ausencia de un campo magnético externo los espines individuales apuntan en direcciones diversas.

3) Ferromagnéticos. En estos materiales las interacciones entre los espines son tales, que éstos tienden a alinearse paralelamente. Debido a esto, a temperaturas bajas, esto es, cuando los efectos internos son mucho más importantes que los externos.

4) Antiferromagnéticos. En estos materiales, las interacciones entre los espines tienden a alinearlos antiparalelamente. Como resultado, a bajas temperaturas y en ausencia de un campo magnético externo, habrá una configuración única de mínima energía.

Intensidad del flujo magnético

La intensidad del flujo magnético comprende la permeabilidad magnética, debido a que este es un fenómeno que se presenta en algunos materiales, como el hierro dulce, en los cuales las líneas de fuerza de un campo magnético fluyen con más libertad en el material de hierro que en el aire o en el vacío.

La permeabilidad magnética del vacío (uO) tiene un valor en el SI de: 4π x 10^-7 Tm/A

Teniendo en cuenta este dato, la intensidad del flujo magnético (H) para un medio dado será el cociente que resulta de la densidad del flujo magnético (B) entre la permeabilidad magnética del medio:

Entonces:

H = B/u, entonces, B = uH

Donde: H = intensidad del campo magnético para un medio dado, se mide en ampere/ metro (A/m).

B = densidad del flujo magnético, se expresa en teslas (T)

u = permeabilidad magnética del medio, su unidad es tesla metro/ ampere (Tm/A)

Teorías del magnetismo.

Existen varias teorías que tratan de explicar porque se magnetizan algunas sustancias:

Sin embargo la más aceptada es la de el físico alemán Guillermo Weber. Dicha teoría establece que "metales magnéticos como el hierro, cobalto y níquel, están formados por innumerables imanes elementales muy pequeños. Antes de magnetizar algún trozo de alguno de estos metales, los diminutos imanes elementales están orientados al azar, es decir, en diferentes direcciones. Cuando se comienza a magnetizar algún trozo de estos metales, los imanes elementales giran hasta alinearse en forma paralela al campo que los magnetiza totalmente".  

Proposición de Blackett

Gilbert creía que la Tierra giraba debido a que era magnética. P.M. Blackett, que la Tierra era magnética debido a que giraba alrededor de su eje. En un tiempo, Blackett sugirió que quizás existía un nuevo fenómeno universal, que cualquier objeto girando estaba intrínsecamente magnetizado. 

  Al principio esto no pareció una mala idea. Los electrones y protones, por ejemplo, tienen un "spin" (giro) intrínseco que les proporciona propiedades parecidas a las de un objeto sólido girando, y también tienen una magnetización intrínseca, que los convierte en diminutos imanes, alineados con sus ejes de giro. En los materiales normales, estos imanes atómicos apuntan en todas las direcciones posibles, con lo que sus efectos se contrarrestan. 

  Pero en lo concerniente a la Tierra, las conjeturas de Blackett estaban equivocadas. Los experimentos con objetos girando, que por esta teoría deberían producir una magnetización medible, mostraron que no la tenían. Posteriores observaciones también mostraron que durante las últimas decenas de millones de años, la polaridad magnética de la Tierra se invirtió varias veces, algo que no permitiría la predicción de Blackett. 

Teoría de los dominios

 Desde que se ha basado el conocimiento de que un cuerpo magnético, se ha postulado dicha teoría, la cual consiste en pequeños átomos imantados, alineados paralelamente entre sí. Unos dominios incrementan su tamaño por la influencia cercana de otros hasta lograr la saturación y todos ellos quedan orientados.

la teoría de los dominios permitió considerar la posibilidad de triturar un material magnético hasta darle la consistencia de polvo fino, en el que cada partícula constituyera un dominio, al moldearlo con hule o plástico, se orientan casi todos los dominios en una sola, con lo cual se forma un excelente imán al que se le pueden dar múltiples usos.

Magnetismo terrestre

  La superficie terrestre es un campo de fuerzas cuyas líneas de acción señalan en cada punto de la Tierra una dirección: la dirección Norte–Sur magnéticos, la conocida como meridiana magnética. Esta línea de fuerzas es la que nos señala la aguja de una brújula.

Las meridianas magnéticas no son círculos máximos de la esfera, sino curvas, en ocasiones muy irregulares, que concurren en los polos magnéticos.

Los polos magnéticos no coinciden con los geográficos, como se muestra en la siguiente figura, por eso es importante determinar una magnitud que los relacione. El ángulo que existe entre la dirección que marca el Norte geográfico, que podemos determinar, por ejemplo, por la observación a la estrella Polar, y la dirección del Norte magnético, que determinamos mediante una brújula, se denomina declinación magnética.

Efectos del magnetismo terrestre en la tierra.

El campo magnético terrestre es algo que suele pasar desapercibido en nuestro quehacer cotidiano salvo en ocasiones especiales, pero también es cierto que el propio campo geomagnético se ha reducido considerablemente en los últimos años, la mediciones del campo magnético de la Tierra se iniciaron en 1845 y desde entonces los estudios apuntan a una reducción de un  10% en los últimos 160 años, y un 5% en los últimos 10 años, este debilitamiento es más acusado en unas regiones que otras, lo que hace a la zona debilitada más vulnerable a las radiaciones cósmicas nocivas. Las anomalías del campo geomagnético suelen dar en las latitudes polares y al sur de Sudáfrica, la llamada anomalía subatlántica.

Algo que probablemente tenga también su importancia es el desplazamiento del polo norte magnético, pues en 1970 se desplazaba a una velocidad de 10km al año, y actualmente lo hace a más de 40 km al año, esto probablemente tenga relación con el núcleo de la Tierra, pero lo más preocupante es que los últimos estudios apuntan a que dentro de 2000 años el campo magnético será 0 y se iniciará la inversión de los polos que puede durar incluso miles de años.

el magnetismo

MAGNETISMO

PROFESOR:

ANTONIO TRUJILLO HERNANDEZ

                                                             ACTIVIVDAD:

PRACTICA DEL MAGNETISMO.

GRUPO: 3° III

INTRODUCCION:

1 Al realizar este trabajo, primero que nada necesitamos saber la definición o significado del tema que vamos a trabajar, es el siguiente:

DEFINICIÓN: mineral llamado magnetita o piedra imán que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel y ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad recibe el nombre de magnetismo.

1 Si la información no esta tan clara ay que buscar otro concepto como este:

IMAN-“DEFINICION”: Material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe₃O₄) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales. Podemos decir que un imán permanente es aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado. Un imán temporal no conserva su magnetismo tras haber sido imantado.

1 ANTECEDENTES DEL MAGNETISMO:

Se utilizan hoy en día en casi la totalidad de los circuitos electrónicos.

Los antiguos chinos observaron que cuando estas piedras eran suspendidas, o flotaban sobre una sustancia ligera en un recipiente con agua, tendrían siempre a adoptar la posición norte-sur.

Los navegantes chinos, usaron trozos de imán sobre madera flotando en un recipiente con agua, como aguja de navegar rudimentaria.

La magnetita no es más que mineral de hierro, que en su estado natural posee propiedades magnéticas.

A la  magnetita se le denomina imán natural.

Se conoce desde la Antigüedad, época en la que Tales de Mileto ya hablaba sobre la existencia de un óxido de hierro, llamado magnetita, que atraía el hierro con mayor o menor intensidad, lo que dependía de la distancia que separase a ambas materias.

En el año 1820, el físico danés Hans Christian Oersted (1777-1851) descubrió que los imanes no son las únicas causas de creación de campos magnéticos, experimentalmente observó que una corriente que circula por un hilo conductor hace que una aguja imantada próxima sufra una desviación.

Joseph Henry (1797-1878) físico estadounidense y Michael Faraday (1791-1867) científico británico, realizando sus trabajos por separado, descubrieron que siempre que varía el flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado aparece en éste una corriente eléctrica inducida.

1 CLASIFICACION DE LOS IMANES:

PROPIEDADES NATURALES:

. 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.

1 CAMPO MAGNETICO:

Campo consiste en líneas de fuerza imaginarias a lo largo de las cuales la fuerza magnética actúa (el campo magnético es análogo al campo electrostático de un cuerpo cargado, ya estudiado anteriormente).

Faraday fue el primer científico que vio el campo magnético como un estado de tensión, y constituido por líneas de fuerza uniformemente repartidas.

1LINEAS DE FUERZA:


Las líneas de fuerza salen del polo norte y entran en el polo sur, cerrándose hacia el norte por el interior del imán, formando así un lazo.

1 Tipos de Materiales Magnéticos:

- Materiales magnéticos metálicos: los materiales magnéticos metálicos comerciales más importantes son ferromagnéticos. En general, esos materiales se clasifican como blandos o duros. Los factores estructurales constitutivos que llevan a la dureza magnética son generalmente los mismos que los que provocan la dureza mecánica.
Materiales magnéticos blandos: se denomina materiales magnéticos blandos a los materiales ferromagnéticos con paredes de dominios magnéticos que se mueven fácilmente cuando se aplica un campo; es decir, que se pueden desmagnetizar.
Materiales magnéticos duros: son aquellos con menor movilidad de las paredes de los dominios, lo que los hace ideales como imanes permanentes y usados raramente en aplicaciones de potencia de corriente alterna.
- Materiales magnéticos cerámicos: los materiales magnéticos cerámicos pueden dividirse en dos categorías:
Materiales magnéticos de baja conductividad: los materiales magnéticos cerámicos tradicionales, de importancia comercial, son ferromagnéticos, tienen la baja conductividad características de los cerámicos. Los principales ejemplos son las ferritas, basadas en la estructura cristalina de la espinela inversa.
Materiales magnéticos superconductores: los magnéticos superconductores más potentes pertenecen a una familia de óxidos cerámicos, tradicionalmente incluidos en la categoría de aislante, presentaban superconductividad con valores de temperatura crítica sensiblemente mayores de los que era posible conseguir con los mejores superconductores metálicos.

conclusion:
los temas que hemos visto provienen de la magnesia en la que trabajamos muestra de que si el magnetismo es una propiedad que varia con el tamaño del ima, por lo tanto si su campo magnetico es muy potente. como era de esperarse atrae objetos por si mismos , aunque dependen de los polos tanto sur como norte.
la practica en la que trabajamos nos lleva a la conclusion de que el magnetismo es una propiedad que varia su intensidad con el tamaño del iman, ya que su campo magnetico es mas potenete. como era de esperarse atrae objetos ferreos, los cuales son,junto con el cobalto y niquel, los unicos que pueden ser imantados. tal parece que dichos objetos tienen una propiedad electrica junto con una magnetica, ya que se atraen, pero sus lineas de fuerza actuan con tal intensidad que puede parecer que el matel imantado esta pegado al iman. el magnetismo es una propiedad fisica que hace que objetos metalicos sean atraidos y/o se repelan.


ESTRATEGIA METODOLOGICA:

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