Saltar al contenido

El campo magnético

abril 11, 2020
profesor-de-fisica - fsica bsica radiolgica

 

Lección de física – primera clase nivel S – parte «Leyes y modelos – Campos y fuerzas»

  1. Unidades y notación
  2. Relación entre campo y fuerza magnética.
  3. Fuentes de campo magnético
  4. Orientación del campo magnético
  5. Campo magnético de la tierra
  6. Líneas de campo
  7. Campo magnético de un imán derecho
  8. Campo magnético de un imán en forma de U
  9. Campo magnético de un cable eléctrico lineal atravesado por una corriente.
  10. Campo magnético creado por un solenoide.
  11. Campo magnético uniforme

Unidades y notación

Se observa un campo magnético B (siempre en mayúsculas), su unidad es el Tesla del símbolo T en homenaje al ingeniero estadounidense de origen serbo-austriaco Nikola Tesla.

Su intensidad se puede medir con un dispositivo llamado medidor Tesla, generalmente es relativamente débil y su orden de magnitud va desde una centésima de militesla (10-5) a diez Tesla.

Relación entre campo y fuerza magnética.

La expresión que une la fuerza magnética con el campo magnético es más compleja que la que existe entre un campo eléctrico o gravitacional y su fuerza respectiva, en consecuencia, esta relación no es con el programa de la primera S

Sin embargo, podemos notar que:

  • en el caso de un imán, la fuerza ejercida sobre el polo norte en la misma dirección y dirección que el campo magnético, mientras que la fuerza ejercida sobre el polo sur en una dirección opuesta.
  • En el caso de una carga en movimiento, la fuerza magnética es tanto perpendicular al campo como a la velocidad

Fuentes de campo magnético

Un campo magnético puede ser producido por:

  • un imán permanente hecho de un material llamado ferromagnético como la magnetita (un óxido de hierro que es el material magnético natural más antiguo conocido), imanes de cobalto, níquel o neodimio (aleación de hierro, boro y neodimio).
  • una carga en movimiento
  • una corriente eléctrica (que por definición consiste en partículas cargadas animadas por un movimiento general)
  • Un planeta terrestre cuyo núcleo externo contiene hierro líquido en movimiento.
  • un planeta gaseoso
  • una estrella

Orientación del campo magnético

Un campo magnético externo producido por un imán o una bobina está orientado desde el polo norte al polo sur.

La orientación de cualquier campo magnético se puede determinar con un imán como la aguja de una brújula: su polo norte apunta en la misma dirección que el campo magnético.

Campo magnético de la tierra

Se genera por los movimientos del hierro líquido presente en la parte externa del núcleo.

Es equivalente al campo que podría crear un imán derecho gigantesco orientado a lo largo del eje de rotación de la Tierra cuyo polo sur coincidiría con el polo norte geográfico y cuyo polo norte magnético estaría ubicado en el polo sur geográfico.

Su valor es del orden de unas centésimas de millitesla (105 5 T) en todos los puntos de la superficie terrestre. En consecuencia, cualquier otro campo magnético de menor intensidad es difícil de detectar y generalmente puede pasarse por alto.

Líneas de campo

Siempre están orientados desde el polo norte al polo sur.

A diferencia de las líneas de campo eléctricas o gravitacionales que se pueden abrir, las líneas de campo magnético siempre están cerradas, es decir, cualquier línea que emerge de un polo norte necesariamente termina en un polo sur. Se pueden ver colocando el polvo de hierro cerca de la fuente del campo, los granos se alinean orientándose en la dirección del campo y los patrones producidos reflejan la disposición de las líneas de campo.

Campo magnético de un imán derecho

Un imán recto tiene la forma de una «barra» (un paralelepípedo o un cilindro), una de cuyas mitades forma el polo norte (a menudo en rojo) y la otra mitad es un polo sur. Crea un campo magnético que es simétrico con respecto al eje del imán, cuyas líneas son bucles que conectan los dos polos. Su intensidad depende de la cantidad y la naturaleza del material magnético que constituye el imán.

Campo magnético de un imán en forma de U

Es un imán en forma de letra «U», con un semicírculo y dos partes rectas paralelas que constituyen cada uno de los polos del imán. Este imán tiene un plano de simetría que también es un plano de simetría del campo que genera. Este campo tiene la distinción de ser casi uniforme en el área central (entre las dos partes rectas)

Campo magnético de un cable eléctrico lineal atravesado por una corriente.

En un cable eléctrico lineal, el flujo de corriente corresponde a un movimiento de electrones que al moverse producen un campo magnético del cual:

  • el valor es proporcional a la intensidad de la corriente
  • el valor disminuye con la distancia del cable
  • Las líneas de campo son circulares con el cable como eje.

Campo magnético creado por un solenoide.

Un solenoide es un dipolo formado por un devanado circular de cable eléctrico (una especie de bobina alargada). Cuando es atravesado por una corriente continua, produce un campo magnético interno y externo.

El lado donde fluye la corriente en sentido antihorario constituye su polo norte, mientras que el otro es su polo sur.

Fuera del campo, las líneas son comparables a las de un imán recto, pero dentro del campo magnético puede considerarse uniforme:

  • tiene la misma dirección que el eje del solenoide
  • está orientado desde la «cara sur» a la «cara norte».
  • Su valor es proporcional a la intensidad de la corriente, así como al número de vueltas por unidad de longitud.

Campo magnético uniforme

Los dos dispositivos principales que generan un campo magnético uniforme (constante en dirección, dirección y valor) son:

  • El imán en forma de U (el campo es uniforme entre sus dos partes rectas)
  • el solenoide (campo uniforme en su parte interna)

Nociones de segundos para revisar

  • Acciones mecanicas
  • Las fuerzas
  • La carga eléctrica

Otros cursos del tema «Colores e imágenes de visión – Leyes y modelos – Campos y fuerzas»

  • Campos escalares y vectoriales
  • Líneas de campo
Llamar Ahora
×