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G-1) Introducción al Campo Magnético

G-1) Introducción al Campo Magnético

Profesor Rodrigo Vergara Rojas

Ingeniero Civil Electrónico

Magister en Ingeniería Electrónica

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO

INSTITUTO DE FÍSICA

FÍSICA GENERAL ELECTROMAGNETISMO

Módulo G: MagnetismoMódulo G: Magnetismo

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Contenidos a

Comprender

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Competencias a

Desarrollar

�Conocer y aplicar los conceptos básicos del magnetismo.

�Dibujar las líneas de campo magnético de configuraciones básicas.

�Leer, analizar, plantear y resolver problemas relacionados con los temas anteriores.

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Imanes

� Todo imán puede perder sus propiedades magnéticas si se le somete a altas temperaturas.

� Es todo aquel material o cuerpo que goza de dos propiedadesAtrae el hierro

Se orienta en una dirección geográfica norte-sur aproximadamente cuando se le deja oscilar libremente mediante un eje vertical

� Al colocar un trozo de fierro cerca de una de estas piedras, éste adquiere sus mismas propiedades (es decir, se “imanta”)

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Imanes Naturales

�Son aquellos que, debido a su ordenamiento molecular, gozan de propiedades magnéticas

�Un imán natural es un óxido ferroso férrico (Fe3O4) llamado también “magnetita”.Este óxido abunda en el Asia Menor, en especial en la región de Magnesia (de ahí el nombre de “magnetismo”)

�Estos imanes se atraen entre sí, y atraen a pequeños trozos de algunos metales (hierro), no así de otros (oro, plata).

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Imanes Artificiales

� Son aquellos que adquieren propiedades magnéticas debido a una causa externa.

� Ejemplos más comunes:Frotar una barra de hierro con un imán natural en una misma

dirección (contacto)

Acerca el imán natural a la barra de hierro (inducción)

Enrollar una barra metálica un alambre de cobre por donde se haga circular corriente eléctrica

� El acero se imana con dificultad pero mantiene su magnetismo, mientras que el hierro se imana y desimana fácilmente

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Imanes Artificiales

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Polos Magnéticos

�Son las zonas donde el magnetismo se manifiesta con mayor intensidad.

�Se denominan “POLO NORTE” y “POLO SUR”.

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Magnetismo Terrestre

�La Tierra se comporta como un verdadero imán.El polo norte geográfico estámuy cerca del polo sur magnético, y el polo sur geográfico está muy cerca del polo norte magnético

�Cuando se deja oscilar libremente un imán (como en el caso de una brújula), éste se orienta en una dirección Norte-Sur 10

Atracción y Repulsión de

los Polos Magnéticos

�Los polos iguales se repelen, mientras que los polos diferentes se atraen

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Inseparabilidad de los

polos magnéticos

� Es imposible aislar los polos magnéticos.

� Los polos magnéticos siempre aparecen en pares de signos opuestos, uno norte y otro sur.

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Dipolo eléctrico v/s dipolo

magnético

�Cuando un dipolo eléctrico se corta a la mitad, la carga eléctrica se aísla en una pieza y la carga negativa en la otra.

�Cuando un dipolo magnético se corta a la mitad, aparece un nuevo par de polos Norte y Sur.

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Líneas de Fuerza o de campo

en un imán

N

S

� Las líneas de campo pasan por el imán formando anillos concéntricos.

� Las líneas parten del polo norte y terminan en el polo sur, y tienen dirección N-S.

� La tangente a cualquier punto de la línea da la dirección del campo en ese punto.

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Líneas de Fuerza o de campo

en un imán

�El número de líneas que cruzan cualquier área da una medida de la magnitud del campo magnético.

�Dos líneas de fuerza de un mismo campo nunca se cortan.

�Si las líneas de fuerza tienen una separación uniforme, entonces la intensidad de campo es uniforme

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Líneas de Fuerza o de campo

magnético en un imán

Cerca de un imán permanente (barra corta de hierro)

Cerca de un imán permanente (barra corta de hierro)

Cerca de un alambre que conduce corriente

Cerca de un alambre que conduce corriente

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Líneas de Fuerza o de campo

magnético en un imán

(a) (b) (c)

� (a) Para un imán natural

� (b) Polos opuestos cercanos

� (c) Polos Norte cercanos

Las líneas son dibujadas por limaduras de hierro

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Líneas de Fuerza o de campo

en un imán

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Diferencias Líneas de Campo Eléctricas -

Líneas de Campo Magnéticas

�La fuerza magnética sobre una partícula cargada es siempre perpendicular a la línea de campo magnético.

�Forman anillos concéntricos.

�La fuerza eléctrica sobre una partícula cargada es siempre paralela a la línea de campo eléctrico.

�Siempre comienzan y terminan en cargas eléctricas.

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Analogía Campo Eléctrico-

Campo Magnético

�Resulta tentador definir el campo magnético en términos estrictamente analógicos con el eléctrico.

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Analogía Campo Eléctrico-

Campo Magnético

� Sin embargo, las “cargas magnéticas individuales” o “monopolos magnéticos”, o no existen, o no han sido descubiertos hasta la fecha o son sumamente raros.

� Resulta más útil plantear la analogía en términos de

� O, mejor aún

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Vector Campo Magnético

�Si colocamos una brújula alrededor de un imán, veremos que la aguja de ésta se orienta en la dirección del campo magnético de aquella.

�El sentido del vector campo magnético seráaquél en que apunte el polo norte de la aguja.

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Vector Campo

Magnético

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G-1) Introducción al Campo Magnético

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