INDUCCION MAGMETICA

           INDUCCION MAGNETICA
       
          

CONCLUSIONES

Conclusión de la representación

Podemos darnos cuenta que el magnetismo terrestre es como un gigantesco imán que cuenta con ambos polos ya sea el polo norte y el polo sur, el cual cuenta con un campo magnético que tiene polos magnéticos los cuales no tienen nada que ver en su orientacion con los polos geográficos es decir los meridianos.

Conclusiones  de la práctica de laboratorio

La muestra que dimos a conocer fue con la limadura de hierro y algunos imanes como el de herradura, el recto y otro, en esta practica dimos a conocer que algunos imanes que tienen polos norte y sur en los cuales se concentra la mayor parte de atracción que en la parte de en medio y que en algunos casos se repelan.

FOTOS DE LA PRACTICA DE LABORATORIO

FOTOS DE LA REPRESENTACION

MAGNETISMO

             

        

IMANES

                                  

MAGNATISMO

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.

Pero no todos estos materiales se comportan de la misma manera, debido a que sus propiedades magnéticas dependen de dos factores.

Existen unos cuantos materiales que son magnéticos de forma natural, o que tienen el potencial de convertirse en imanes. Algunos de estos materiales son:

• hierro
• hematita
• magnetita
• gases ionizados, (como el material del que están hechas las estrellas )

Se puede hacer un imán para atraer objetos que contengan material magnético, como el hierro, aunque este no esté magnetizado. Pero no se puede hacer un imán para atraer materiales plásticos, de algodón o de cualquier otro material, como roca de silicato, pues estos no son materiales magnéticos.

El que un material contenga hierro, o cualquier otro material magnético, no significa que sea un imán. Para que un material magnético se pueda convertir en un imán ha de tener condiciones especiales . Esto se debe a que un imán es un objeto de donde emana la fuerza del magnetismo .

El espín (del inglés spin 'giro, girar') se refiere a una propiedad física de las partículas subatómicas, por la cual toda partícula elemental tiene un momento angular intrínseco de valor fijo (la intuición de que el spin corresponde al momento angular debido a la rotación de la partícula en torno a su propio eje sólo debe tenerse como una imagen mental útil, puesto que, tal como se deduce de la teoría cuántica relativista, el spin no tiene una representación en términos de coordenadas, de modo que no puede referir ningún tipo de movimiento).

  FACTORES

Éstos son: la magnitud de sus espines individuales, y la orientación relativa de éstos: Si los espines no tuviesen ninguna interacción, ya sea entre ellos o con sus alrededores, entonces cada uno de ellos podría apuntar en cualquier dirección, puesto que no tendría preferencia alguna. Sin embargo, éste no es en general el caso: la orientación que tomará cada uno de ellos dependerá del balance de varios factores que pueden resumirse en factores internos y externos.

Como su nombre lo indica, los factores internos dependen de las características intrínsecas de cada material, esto es, del tipo de interacciones entre los espines. Por otro lado, los factores externos son los que están relacionados con el ambiente, es decir, que dependen de la interacción del sistema con sus alrededores. Como ejemplo de factores externos tenemos la posible existencia de un campo magnético producido por una fuente ajena al material, y por otro lado, de manera muy importante, la temperatura ambiental, ya que el medio ambiente funciona como una fuente de calor y agitación para el material.

Un ejemplo típico de un material magnético, que todos conocemos, es el de los imanes permanentes. En este caso, una gran parte de los espines está alineada permanentemente en la misma dirección relativa. Y aunque el campo producido por cada uno estos espines es muy pequeño, al sumarse sus contribuciones individuales se produce un campo magnético que puede observarse macroscópicamente.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES MAGNÉTICOS

Los materiales se clasifican de la siguiente manera de acuerdo con sus propiedades magnéticas

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, de manera que sus contribuciones individuales se anulan; como consecuencia, no se observa un campo magnético resultante. Si se aplica un campo externo, entonces los espines se orientan ligeramente, dando como resultado una imantación en la dirección del campo aplicado.

Todos los materiales magnéticos se comportan como para magnetos cuando se encuentran a una temperatura alta; se dice entonces que se encuentran en su fase paramagnética. Este comportamiento se debe a que a temperaturas altas los factores externos dominan sobre los internos, por lo cual el tipo de interacciones entre los espines pierde importancia.

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, hay en estos materiales una orientación única con la cual se reduce a su valor mínimo la energía del material. Esta orientación corresponde a todos los espines que apuntan exactamente en la misma dirección.

4) Anti ferromagnéticos. En estos materiales, las interacciones entre los espines tienden a alinearlos anti paralelamente. Como resultado, a bajas temperaturas y en ausencia de un campo magnético externo, habrá una configuración única de mínima energía. En este estado del sistema, todos los espines apuntan alternadamente hacia arriba y hacia abajo, y el material no exhibe magnetismo a nivel macroscópico.

5) Vidrios de espín. En este tipo de materiales encontramos que algunos pares de espines van a reducir su energía si se alinean paralelamente, mientras que otros lo van a hacer cuando sus posiciones sean anti paralelas. Dado que cada espín interactúa con muchos otros espines, algunos de "sus compañeros" le pueden "pedir" que se alinee en una dirección y otros en otra. Una consecuencia será que no todos los espines se puedan poner de acuerdo y que a temperaturas bajas no habrá una, sino muchas configuraciones diferentes que correspondan a estados de energía mínima.

 Para cada una de estas configuraciones tenemos que no todos los pares de espines contribuyen a reducir la energía libre; entonces se dice que los pares que no contribuyen se encuentran frustrados. Por consiguiente toda configuración de mínima energía contendrá muchos pares frustrados, diferentes en cada caso, ya que no será posible hacer que todos ellos contribuyan simultáneamente a reducir la energía del sistema.

                                                           

INDUCCIÓN MAGNÉTICA O DENSIDAD DE FLUJO

La inducción magnética o densidad de flujo magnético, cuyo símbolo es B, es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y en algunos textos modernos recibe el nombre de intensidad de campo magnético, ya que es el campo real.

La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el tesla.

Está dado por:

donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga que se mueve a una velocidad v a una distancia r de la carga, y u_r es el vector unitario que une la carga con el punto donde se mide B (el punto r).

o bien:

Donde B es la densidad del flujo magnético generado por un conductor por el cual pasa una corriente I, a una distancia r.

La fórmula de esta definición se llama Ley de Biot-Savart, y es en magnetismo la equivalente a la Ley de Coulomb de la electrostática, pues sirve para calcular las fuerzas que actúan en cargas en movimiento.

Densidad de flujo magnético

La densidad de flujo magnético, visualmente notada como B, es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y es igual a la intensidad del campo magnético.

La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Tesla.

Está dado por:  donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga q que se mueve a una velocidad v a una distancia r de la carga, y ur es el vector unitario que une la carga con el punto donde se mide B (el punto r). o bien donde B es la densidad del flujo magnético generado por un conductor por el cual pasa una corriente I, a una distancia r.

Este campo B también se llama inducción magnética.  La fórmula de esta definición se llama Ley de Biot-Savart, y es en magnetismo la “equivalente” a la Ley de Coulomb de la electrostática: Sirve para calcular fuerzas de atracción-repulsión entre conductores atravesados por corrientes de carga.

El campo inducción, B, o densidad de flujo magnético (los tres nombres son equivalentes) es incluso mas importante en electromagnetismo que el propio campo magnético H, y aparece en las ecuaciones de Maxwell con mayor relevancia que este.

TEORÍAS DEL MAGNETISMO

El magnetismo es un fenómeno físico que despierta mucha admiración y curiosidad, quizás por el hecho que es una fuerza invisible a nuestros ojos. Existen muchas teorías del magnetismo que explican con exactitud cómo actúa esta fuerza de atracción o repulsión entre los materiales.

Mediante la observación y el estudio de las ondas sísmicas, se dedujo que la Tierra tiene un núcleo líquido de alta densidad, y dentro de este núcleo líquido hay un núcleo sólido.

La teoría del magnetismo de la tierra dice que este núcleo actua como un gigantesco imán, gracias al cual pueden funcionar las brújulas por ejemplo. Esta es una de las primeras teorías del magnetismo descubiertas, fué formulada en el año 1600 y desde entonces es aceptada como un hecho comprobado infinidad de veces.

Hasta el siglo XIII el magnetismo no fue demasiado tenido en cuenta por la ciencia. Recién entonces los científicos comenzaron a preguntarse cómo funcionaba el fenómeno del magnetismo, hasta que recién en el siglo XIX se comenzó a estudiar el magnetismo. Fue James C. Maxwell quien completó el estudio del magnetismo y formuló las leyes que rigen este fenómeno.

Hoy en día es imposible estudiar el magnetismo y la electricidad de manera separada. El magnetismo es generado por el movimiento de cargas eléctricas, y la teoría de Maxwell logra unificar todas las teorías tanto de electricidad como de magnetismo que existían en ese momento.

Dentro de las ecuaciones de Maxwell está la Ley de Gauss, que fue propuesta originalmente por Carl Gauss. Esta teoría relaciona los campos magnéticos, sus fuentes y las cargas eléctricas. Puede ser aplicada sobre campos eléctricos o magnéticos estáticos o variables, y pone en evidencia la inexistencia de un polo magnético único e independiente. De acuerdo con esta teoría, no existe un polo positivo o negativo aislado.

MAGNETISMO

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. El marco que aúna ambas fuerzas se denomina teoría electromagnética. La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo. Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la estructura atómica de la materia.

TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA

Hans Christian Oersted descubrió que una aguja magnética podía ser desviada por una corriente eléctrica. Este descubrimiento, que mostraba una conexión entre la electricidad y el magnetismo, fue desarrollado por Ampere, que estudió las fuerzas entre cables por los que circulan corrientes eléctricas, y por Arango, que magnetizó un pedazo de hierro colocándolo cerca de un cable recorrido por una corriente.

Faraday descubrió que el movimiento de un imán en las proximidades de un cable induce en éste una corriente eléctrica; este efecto era inverso al hallado por Oersted. Así, Oersted demostró que una corriente eléctrica crea un campo magnético, mientras que Faraday demostró que puede emplearse un campo magnético para crear una corriente eléctrica. La unificación de las teorías de la electricidad y el magnetismo se debió a Maxwell, que predijo la existencia de ondas electromagnéticas e identificó la luz como un fenómeno electromagnético.

La teoría de Neils Bohr sobre la estructura atómica, hizo que se comprendiera la tabla periódica y mostró por qué el magnetismo aparece en los elementos de transición como el hierro o los lantánidos o en compuestos que incluyen estos elementos. Samuel Abraham Goudsmit y Uhlenbeck demostraron que los electrones tienen espín y se comportan como pequeños imanes con un momento magnético definido.
El momento magnético de un objeto es una cantidad vectorial que expresa la intensidad y orientación del campo magnético del objeto. Werner Karl Heisenberg dio una explicación detallada del campo molecular de Weiss basada en la mecánica cuántica.

EL CAMPO MAGNÉTICO

Una barra imantada o un cable que transporta corriente pueden influir en otros materiales magnéticos sin tocarlos físicamente porque los objetos magnéticos producen un c ampo magnético. Los campos magnéticos suelen representarse mediante líneas de flujo magnético . En cualquier punto, la dirección del campo magnético es igual a la dirección de las líneas de flujo, y la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio entre las líneas de flujo.

En el caso de una barra imantada, las líneas de flujo salen de un extremo y se curvan para llegar al otro extremo; estas líneas pueden considerarse como bucles cerrados, con una parte del bucle dentro del imán y otra fuera.

En los extremos del imán, donde las líneas de flujo están más próximas, el campo magnético es más intenso; en los lados del imán, donde las líneas de flujo están más separadas, el campo magnético es más débil. Según su forma y su fuerza magnética, los distintos tipos de imán producen diferentes esquemas de líneas de flujo. La estructura de las líneas de flujo creadas por un imán o por cualquier objeto que genere un campo magnético puede visualizarse utilizando una brújula o limaduras de hierro.

Los imanes tienden a orientarse siguiendo las líneas de flujo magnético. Por tanto, una brújula, que es un pequeño imán que puede rotar libremente, se orientará en la dirección de las líneas. Marcando la dirección que señala la brújula al colocarla en diferentes puntos alrededor de la fuente del campo magnético, puede deducirse el esquema de líneas de flujo. Igualmente, si se agitan limaduras de hierro sobre una hoja de papel o un plástico por encima de un objeto que crea un campo magnético, las limaduras se orientan siguiendo las líneas de flujo y permiten así visualizar su estructura.

Los campos magnéticos influyen sobre los materiales magnéticos y sobre las partículas cargadas en movimiento. En términos generales, cuando una partícula cargada se desplaza a través de un campo magnético, experimenta una fuerza que forma ángulos rectos con la velocidad de la partícula y con la dirección del campo. Como la fuerza siempre es perpendicular a la velocidad, las partículas se mueven en trayectorias curvas. Los campos magnéticos se emplean para controlar las trayectorias de partículas cargadas en dispositivos como los aceleradores de partículas o los espectrógrafos de masas.

Brújula magnética: En su forma más sencilla este tipo de brújula está formado por una aguja magnetizada montada en un pivote situado en el centro de un círculo graduado fijo (denominado rosa de los vientos) de modo que la aguja pueda oscilar libremente en el plano horizontal.

En la brújula magnética el rumbo se determina a partir de una o varias agujas magnetizadas que señalan al polo norte magnético bajo la influencia del campo magnético terrestre. El compás náutico, una brújula magnética utilizada en la navegación,tiene varios haces de agujas magnetizadas paralelas fijados a la parte inferior de la rosa que pivota sobre su centro en un recipiente de bronce cubierto de vidrio. El recipiente está montado en un balancín, por lo que la rosa mantiene una posición horizontal a pesar del balanceo y cabeceo del barco.

Magnéticas provocan cambios transitorios e impredecibles de la declinación, sobre todo en las latitudes más elevadas.

El compás náutico convencional resulta poco fiable en las aeronaves debido a los errores introducidos por los giros y aceleraciones bruscas del avión. Para eliminar estos errores, los compases aeronáuticos tienen un diseño especial, con unidades direccionales magnéticas estabilizadas respecto al movimiento del avión mediante péndulos o giróscopos.

Girocompás: Este dispositivo, dotado de uno o más giróscopos, se emplea para la navegación de todos los buques de cierto tamaño. El girocompás, que no resulta afectado por el magnetismo terrestre, consiste en un giróscopo cuyo rotor gira alrededor de un eje confinado al plano horizontal de forma que dicho eje se alinea con la línea Norte-Sur paralela al eje de rotación terrestre, con lo que indica el norte verdadero, sin estar sometido a los errores inherentes de desviación y declinación que afectan a la brújula magnética.

Un material ferromagnético acaba perdiendo sus propiedades magnéticas cuando se calienta. Esta pérdida es completa por encima de la temperatura de Curie (la temperatura de Curie del hierro metálico es de 770 °C).

OTROS ORDENAMIENTOS MAGNÉTICOS

La mejor comprensión de los orígenes atómicos de las propiedades magnéticas ha llevado al descubrimiento de otros tipos de ordenamiento magnético. Se conocen casos en los que los momentos magnéticos interactúan de tal forma que les resulta energéticamente favorable alinearse entre sí en sentido antiparalelo; estos materiales se llaman antiferromagnéticos. La temperatura por encima de la cual desaparece el orden antiferromagnético se denomina temperatura de Néel,.

También se han hallado otras configuraciones más complejas de los momentos magnéticos atómicos. Las sustancias ferrimagnéticas tienen al menos dos clases distintas de momento magnético atómico, orientados entre sí de forma anti paralela. Como ambos momentos tienen magnitudes diferentes, persiste un momento magnético neto, al contrario que en un material anti ferromagnético, donde todos los momentos magnéticos se anulan mutuamente. Curiosamente, la piedra imán es ferromagnética, y no ferromagnética; en este mineral existen dos tipos de ion hierro, con momentos magnéticos diferentes. Se han encontrado disposiciones aún más complejas, en las que los momentos magnéticos están ordenados en espiral. Los estudios de estos ordenamientos han proporcionado mucha información sobre las interacciones entre los momentos magnéticos en sólidos.

APLICACIONES

El electroimán es la base del motor eléctrico y el transformador. El desarrollo de nuevos materiales magnéticos ha influido notablemente en la revolución de los ordenadores o computadoras. Es posible fabricar memorias de computadora utilizando dominios burbuja. Estos dominios son pequeñas regiones de magnetización, paralelas o antiparalelas a la magnetización global del material. Según que el sentido sea uno u otro, la burbuja indica un uno o un cero, por lo que actúa como dígito en el sistema binario empleado por los ordenadores. Los materiales magnéticos también son componentes importantes de las cintas y discos para almacenar datos.

Los imanes grandes y potentes son cruciales en muchas tecnologías modernas. Los imanes superconductores se emplean en los aceleradores de partículas más potentes para mantener las partículas aceleradas en una trayectoria curva y enfocarlas.

                                                CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

Esquema de la magnetosfera de la Tierra. Los flujos de viento solar, de izquierda a derechay asi sigue con rocas lunares que pesan lo que pesa un signo de 4.000.000 km2 a años luz.

El campo magnético terrestre presente en la Tierra no es equivalente a un dipolo magnético con el polo S magnético próximo al Polo Norte geográfico, y, con el polo N de campo magnético cerca del Polo Sur geográfico, sino más bien presenta otro tipo especial de magnetismo. Es un fenómeno natural originado por los movimientos de metales líquidos en el núcleo del planeta y está presente en la Tierra y en otros cuerpos celestes como el Sol.

Se extiende desde el núcleo atenuándose progresivamente en el espacio exterior (sin límite), con efectos electromagnéticos conocidos en la magnetosfera que nos protege del viento solar, pero que además permite fenómenos muy diversos como la orientación de las rocas en las dorsales oceánicas, la magneto recepción de algunos animales y la orientación de las personas mediante brújulas.

Una brújula apunta en la dirección Sur-Norte por tratarse de una aguja imantada inmersa en el campo magnético terrestre: desde este punto de vista, la Tierra se comporta como un imán gigantesco y tiene polos magnéticos, los cuales, en la actualidad, no coinciden con los polos geográficos.

El Polo Sur Magnético se encuentra a 1800 kilómetros del Polo Norte Geográfico. En consecuencia, una brújula no apunta exactamente hacia el Norte geográfico; la diferencia, medida en grados, se denomina declinación magnética. La declinación magnética depende del lugar de observación, por ejemplo actualmente en Madrid (España) es aproximadamente 3º oeste. El polo Sur magnético está desplazándose por la zona norte canadiense en dirección hacia el norte de Alaska

Variaciones del campo terrestre

Las variaciones del campo terrestre orientación de los dominios magnéticos de las rocas y el ligero magnetismo resultante se puede medir.

Midiendo el magnetismo de rocas situadas en estratos formados en periodos geológicos distintos se elaboraron mapas del campo magnético terrestre en diversas eras. Estos mapas muestran que ha habido épocas en que el campo magnético terrestre se ha reducido a cero para luego invertirse.

Durante los últimos cinco millones de años se han efectuado más de veinte inversiones, la más reciente hace 700.000 años. Otras inversiones ocurrieron hace 870.000 y 950.000 años.

No se puede predecir cuándo ocurrirá la siguiente inversión porque la secuencia no es regular. Ciertas mediciones recientes muestran una reducción del 5% en la intensidad del campo magnético en los últimos 100 años, hecho que ha estimado que el campo magnético terrestre prácticamente desaparecerá dentro de unos 1500 años aproximadamente. En la Anomalía del Atlántico Sur, la fuerza del campo magnético está disminuyendo diez veces más rápido que en otros lugares

BIBLIOGRAFÍA

PAGINAS: FUENTES DE INFORMACION

*http://www.ojocientifico.com/2011/03/08/teorias-del-magnetismo

*http://genesis.uag.mx/edmedia/material/fisicaii/magnetismo.cfm

*libro: Héctor Pérez Montiel

*www.monografias.com › Fisica

*html.rincondelvago.com/electromagnetismo-y-teoria-electromagnetic...

*www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema9/index9.htm