El Electromagnetismo
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Centro Latinoamericano y del Caribe para la Investigación sobre la Enseñanza de la Ciencia
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
En la naturaleza se dan tres tipos
de interacciones
Nuclear
• De corto alcance (menos de 10-14 m)
•Altas energías • Partículas elementales
Gravitacional
• Newton – Einstein•De gran alcance
•Su fuente es la masa•Fuerza sólo atractiva
Electromagnética – débil
• Teoría clásica: Faraday – Ampere – Gauss – Maxwell•Unificación: S. Weinberg, S. H. Glashow y A. Salam (Premio
Novel, 1979)•De largo y mediano alcance
•Sus fuentes son las cargas eléctrica• Fuerzas atractiva y repulsiva
•Desintegración de partículas elementales
Nuestro objetivo es describir
esta interacción
Tipos de Tipos de InteraccionesInteracciones
Bosquejo histórico Bosquejo histórico del magnetismodel magnetismo
•El nombre asociado a esta piedra mineral (magnetita) deriva de la ciudad griega de Magnesia, lugar donde se descubrió. Los primeros reportes sobre la atracción de la piedra imán (magnetita) se remonta a los antiguos textos Griegos con Tales de Mileto, quién en el año 550 a.C conocía la propiedad que tiene la piedra imán de atraer pedazos de hierro.
Se considera que el fundador de la ciencia del magnetismo fue William Gilbert, quién reportó sus descubrimientos en "Del imán, de los cuerpos magnéticos y del gran imán: la Tierra" publicado en 1600. Fue el primero en elaborar un modelo magnético de la Tierra.
•El químico y físico inglés M. Faraday (1791-1867) introduce el concepto de líneas de fuerzas para representar al campo magnético.
En 1907 el físico francés Pierre Weiss postuló la existencia de las “regiones magnéticas” de diámetros que varían entre 0.001 y 0.1 cm dentro de los materiales ferromagnéticos como el hierro, níquel y el cobalto, las cuales intervienen en su magnetización.
El primer estudio serio del magnetismo fue hecho por Petrus Peregrinus de Maricourt en el 1260. Descubrió la existencia de los polos magnéticos y de la atracción y repulsión entre ellos.
Acción Acción de los imanesde los imanes
.S N
Imán permanente
Pieza de hierro
El imán atrae a la pieza de hierro
Interacción magnética
Atracción Atracción entre imanesentre imanes
SN
SN
Polos diferentes Se atraen
Repulsión Repulsión entre imanesentre imanes
SN
SN
Polos iguales Se repelen
Cargas eléctricas en movimiento
Electrones girando alrededor del núcleo de los
átomos (dipolo magnético)
Campos eléctricos cambiando en el tiempo (ondas electromagnéticas)
Corrientes eléctricas en
espiras, solenoides, etc.
(dipolo magnético)
Corrientes eléctricas (cargas en
movimiento) circulando por
alambres
N S
Imanes permanentesElectrones girando sobre
sus ejes (espín)
Origen del Origen del Campo MagnéticoCampo Magnético
Barra de hierro, cobalto o níquel
Cada dominio contiene miles
de millones de átomos
N
S
N
S
N
S
NS
NS
N
S
N
S
N
S
NS
NS
N
S
N
S
Dominios magnéticos(0.001-0.1 cm)
Los electrones al girar alrededor del
núcleo forman dipolos magnéticos
Los electrones al girar sobre
sus ejes forman el Spin
Fuentes del magnetismo Fuentes del magnetismo en algunos materialesen algunos materiales
Cómo construir Cómo construir un imán permanenteun imán permanente
N
S
N
S
N
S
NS
N
S
NS
N
S
N
S
N
S
NS
NS
N
S
NSNS
NSNS
NS
NSNS
NS
NS
NS
NS
N
S
Polo sur
Polo norte
NS
Los dominios magnéticos se encuentran orientados
al azarBajo la acción de un campo magnético….
…se reorientan
…la barra de hierro (cobalto o níquel) se
magnetiza. Se convierte en un
imán!!!
Al quitar el campo…
Las distribución de las limaduras
de hierro alrededor de un
imánpermanente
permite visualizar su
CAMPO MAGNETICO
Las brújulas se orientan tangentes a las líneas
del CAMPO
MAGNETICON S
Visualización de la líneasVisualización de la líneas del campo del campo magnético alrededor de un imánmagnético alrededor de un imán
B
Las brújulas se alinean tangente
a las líneas de inducción del
CAMPO MAGNETICO
Sus líneas de CAMPO son cerradas: no tienen ni un
comienzo ni un final
Los IMANES tienen dos
polos: norte y sur
Generan un CAMPO
MAGNETICO alrededor
NS
Líneas de inducción Líneas de inducción del campodel campo magnético de un imánmagnético de un imán
Vector Vector campo magnético campo magnético
B
El vector campo
magnético B es tangente a las líneas de inducción y
su sentido es dado por el
de las líneas
La magnitud del vector B
disminuye con el aumento de la distancia al
imán
Monopolo o Monopolo o dipolo magnético dipolo magnético
Si cada parte se divide de nuevo, se obtienen otros imanes y así sucesivamente.
Esto es consecuencia de la inexistencia del MONOPOLO MAGNETICO
Cada imán tiene dos
polos como el imán original
Si un imán se parte en dos se convierte
en dos imanes
Si un imán se parte en dos se convierte
en dos imanes