Concepto De Magnetismo Tipos De Imanes Campo Magnetico Interaccion Entre Polos

Concepto De Magnetismo Tipos De Imanes Campo Magnetico Interaccion Entre Polos

Unos de los exponentes máximos que representa el magnetismo son los imanes, los cuales tienen diferentes presentaciones (forma de barra, forma de U, forma de herradura, etc.), los imanes atrae magnéticamente a objeto de ciertos tipo materiales (hierro por ejemplo), esta atracción es más fuerte en los extremos de los imanes los cuales son llamados polos, al tener dos extremos los imanes, uno de estos extremos se le llama polo norte y el otro extremo se le llama polo sur, estos nombre fueron determinados debido al comportamiento que presentan los imanes a ser expuesto al campo magnético de la tierra, ya que si se ata un imán de forma de barra (se opta por esta forma ya que es la más común y la más fácil de manejar para este ejemplo), por la parte media de este por una cuerda, y se suspende (cuelga libremente en un plano horizontal) para posteriormente exponerlo al campo magnético del planeta tierra, el polo norte del imán apunta al lado norte del planeta tierra y el polo sur del imán apunta al lado sur de esta respectivamente.

Los polos norte y sur de los imanes también ejercen fuerza de atracción y repulsión entre ellos, estas fuerzas son semejantes a las fuerzas eléctricas entre objetos cargados, de manera que se puede decir que polos semejantes se rechazan entre ellos y los polos diferentes se juntan entre sí.

Otra semejanza entre los efectos magnéticos y los efectos eléctricos, es la forma de de magnetización de objetos, recordemos que en el efecto eléctrico existían dos formas de electrizas los objetos, era por conducción y por inducción, en los efectos magnéticos lo objetos se magnetizan de una manera muy semejante.

La primera forma de magnetiza un objeto es cuando un metal no magnetizado es frotado o entra en contacto con un imán, le podemos de decir método de conducción por la similitud que tiene con el método del mismo nombre que se utiliza para electrizar un objeto.

El segundo método es cuando el magnetismo se le induce a un material como la hierra, el magnetismos se le induce al hierro no magnetizado, cuando este es expuesto de manera permanente con un imán muy fuerte, pero el imán y el hierro no entran en contacto, a este método se le puede llamar inducción magnética debido a la semejanza con el método del mismo nombre utilizado para electrizar un objeto.

Aun sabiendo las similitudes importantes que tienen las fuerza entre dos polo y la fuerza entre dos cargas, existe una diferencia importante entre los fenomenitos magnéticos y los fenómenos eléctricos, esta diferencia es que las cargas eléctricas pueden ser aislada (lo demuestran el protón y el electrón), pero los polos magnéticos no se pueden aislar, ya que sin importar las veces que se corte un imán, cada trozo resultante de estos cortes tendrán un polo norte y un polo sur, es decir, los polos magnéticos siempre se encuentran presentes en pares norte-sur.

El grado de un material para retener el magnetismo esta clasifica en; metales magnéticamente duros y metales magnéticamente blandos;

La zona que rodea una carga que se encuentra en movimiento también contiene un campo magnético, en realidad un campo magnético rodea a cualquier material magnético.

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Tipos de imanes.

Imanes están clasificados acorde a la facilidad de magnetización (imantar) de manera que llegan o no a producir alteraciones en un campo magnético (incluyendo el suyo), los imanes se clasifican de la siguiente manera (el orden de no tiene importancia y solo están las clasificaciones más comunes.):


Campo magnético.

Se ha demostrado que un campo magnético estático y una partícula estacionaria cargada no interactúan entres sí, pero cuando una partícula cargada se mueve a través de un campo magnético, esta partícula experimenta una fuerza magnética, esta fuerza alcanza su máximo valor cuando la partícula se mueve perpendicularmente a las líneas de campo magnético, esta fuerza se hace cero cuando la partícula se mueve a lo largo de la línea de campo.

Digamos que se tiene un campo magnético B que ejerce una fuerza magnética en un punto sobre una carga de prueba, esta entidad de prueba es una carga q que se mueve a una velocidad v, se sabe que la magnitud de la fuerza magnética ejercida sobre la partícula es proporcional a la magnitud de la carga q, al velocidad de esta carga, la intensidad de campo magnético externo B y el ángulo θ que está formado entre la dirección de la velocidad v y la dirección de B, en base a lo anterior podemos definir la expresión que da como resultado la fuerza magnética de la siguiente forma:

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En base a la expresión anterior podemos definir la magnitud del campo magnético, simplemente despejando B, la formula queda de la siguiente manera:

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La unidad en el sistema internacional (SI) del campo magnético es el tesla (T) o también el weber (wb) por metro cuadrado, se pueden expresar las unidades del campo magnetizo de la siguiente forma:

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En el sistema cgs se utiliza el gauss (G) como unidad del campo magnético, para realizar una conversión entre la unidad del campo magnético en el SI y la unidad del campo magnético en el sistema cgs, se utiliza la siguiente relación:

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Si se desea obtener la fuerza magnética máxima presente sobre una partícula se tiene que tomar en cuenta lo siguiente; la partícula se está moviendo perpendicularmente al campo magnético, con un ángulo de 90 grados, se sabe que sen 90 = 1, por lo tanto la expresión para obtener la magnitud de la fuerza máxima es la siguiente:

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Como ya se menciono antes, la fuerza magnética ejercida sobre una partícula es cero cuando se mueve a la dirección del campo magnético o en dirección opuesta a este, debido a que la velocidad v es paralela al campo magnético, e respuesta el ángulo entre ellos es cero o 180 grados, (con esto se sabe que sen 0 = 0 o sen 180 = 0 por lo tanto no existe una fuerza magnética sobre la partícula.

Para determinar la dirección de la fuerza, existe un método muy sencillo llamado la regla número 1 de la mano derecha, la cual dice:

Mantenga la mano derecha abierta, después coloque la mano en dirección al campo magnético B con el pulgar apuntando a la dirección de la v, la fuerza F sobre una carga positiva se dirige hacia afuera de la palma de su mano y si la carga es negativa se dirige de forma opuesta, es decir encuentra la dirección de la carga simulando que es positiva y después invierta la dirección.


Ejemplo.

Un protón (q = 1.6 X 10−19 C) se mueve a una rapidez de 1.0 X 105 m/s, a través del campo magnético de la tierra el cual tiene una magnitud de 55uT, en un punto determinado, cuando el protón se mueve hacia el este, la fuerza magnética que actúa en el es máxima y cuando el protón se mueve hacia el norte no existe una fuerza magnética que actué sobre él, Determina la magnitud de la fuerza magnética máxima.

No es necesaria una conversión.

Se utilizara la siguiente formula.

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Protocolo de solución.

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La fuerza máxima tiene una magnitud de 8.8 × 10−19 N.


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