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MAGNETOSTATICA
Es el estudio del campo magnético en ausencia de corrientes eléctricas
...
Sin embargo esto sería
erróneo
...
Por
lo tanto uno de los principales objetivos de este capítulo es comprender cómo es que los imanes
tienen cargas en movimiento en su interior que pueden generar campos magnéticos
...
Este
fenómeno se le conoce desde la antigüedad con el nombre de magnetismo por la región de
Magnesia una ciudad de la antigua Grecia donde por primera vez se encontró la magnetita
...


A diferencia de lo que sucede con una barra de ámbar electrizada por frotamiento, la cual atrae
hacia sí todo tipo de objetos con la condición de que sean ligeros, un imán ordinario sólo ejerce
fuerzas magnéticas sobre cierto tipo de materiales, en particular sobre el hierro
...
Las fuerzas magnéticas son fuerzas de acción a distancia, es decir, se
producen sin que exista contacto físico entre los dos imanes
...

Cuando se estudian las acciones entre barras imantadas se observan fuerzas de atracci ón y
repulsión
...
Para distinguir los dos polos de un imán se les denomina
polo norte y polo sur
...
Si por el contrario unimos los extremos
norte y sur se observará que se atraen
...


El magnetismo de los imanes es producto de una disposición particular de los
electrones (partículas subatómicas con carga negativa) que componen la materia
...
Las cargas en movimiento
generan campos magnéticos
...
La introducción de energía en la materia (por ejemplo la
aplicación de un magnetismo intenso de tipo contrario o calor que eleve mucho la temperatura)
destruye el magnetismo, ya que altera el delicado balance de los electrones
...


CARACTERISITICAS DE LOS IMANES
1
...

2
...
Para distinguir los dos polos de
un imán recto se les denomina polo norte y polo sur
...
No es posible obtener un imán con un solo polo magnético semejante a un cuerpo
cargado con electricidad de un solo signo
...
Y lo mismo sucederá si
se repite el procedimiento nuevamente con cada uno de ellos
...
A diferencia de lo que sucede con una barra de ámbar electrizada por frotamiento, la cual
atrae hacia sí todo tipo de objetos con la condición de que sean ligeros, un imán ordinario
sólo ejerce fuerzas magnéticas sobre cierto tipo de materiales, en particular sobre el
hierro
...

5
...
Por otro lado, estas propiedades pueden transferirse
temporalmente a un material sensible, por contacto (magnetización)
...
Esta circunstancia, que excitó la imaginación de los filósofos
antiguos por su difícil explicación, contribuyó más adelante al desarrollo del concepto de campo
de fuerzas
...
Aquí aparece una
nueva magnitud física que es la Masa Magnética , la cual no puede expresarse en términos de
las 4 magnitudes básicas (longitud, masa, tiempo y carga eléctrica)
...
Un weber es la masa magnética del polo de un imán que actuando a 1 m de
distancia de otra igual en el vacío, la repele con una fuerza de 107 Newtons
...
Este campo es
totalmente semejante con el campo de las cargas eléctricas, sólo que en lugar de signo ( + ) se le
llama Norte, y en lugar de signo ( - ) se le llama Sur
...

Estas fuerzas se describen de manera vectorial, como un conjunto de fuerzas dotadas de magnitud
y dirección, representables como vectores mediante líneas de campo, que son flechas curvas que
indican la dirección vectorial de la fuerza magnética del campo, las cuales parten del exterior del
imán del polo norte al polo sur, y por su interior a la inversa, del polo sur al norte
...
La forma y dirección de dichas líneas dependerá de la forma del imán, y tienen su
mayor intensidad en la región de los polos
...
Su intensidad es inversamente proporcional al espacio entre las líneas (a menos
espacio, más intensidad)
...

INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNETICO (H)
Así como vimos el concepto de campo eléctrico, podemos asociar la acción a distancias que
producen las masas magnéticas, con el concepto de un campo
...
Si consideramos una
masa unitaria podemos decir que ( ⃗ ) es la fuerza que actúa sobre la unidad de masa colocada en
el punto donde se estudia el vector ( ⃗ )
...
Los polos siempre aparecen de a pares, formando lo que se llama dipolo magnético
...


Estas fuerzas constituyen un par que hacen girar al dipolo hasta orientarlo en la dirección del
campo magnético ( ⃗ )

EL CAMPO B
Los nombres alternativos para B




Densidad de flujo magnético
Inducción magnética
Campo magnético

Aquí v es la velocidad de la partícula y × denota el producto cruzado
...
Esta definición permite la
determinación de B de la siguiente manera
[E] l comando, "medir la dirección y la magnitud del vector B en tal y tal lugar," insta a las
siguientes operaciones: Tomar una partícula de carga conocida q
...
A continuación, medir la fuerza sobre la partícula cuando su velocidad
es v ; repetir con v en alguna otra dirección
...

Alternativamente, el campo magnético puede ser definido en términos de la par que produce en
un dipolo magnético (ver par magnético en los imanes permanentes a continuación)
...
En el vacío,
B y H son proporcionales entre sí, con la constante multiplicativa dependiendo de las unidades
físicas
...
El término "campo magnético" es históricamente reservado para H durante el uso
de otros términos para B
...
Hay muchos nombres alternativos para ambos (ver recuadro)
...
Sin embargo si el imán y el objeto se encuentran a una distancia relativamente
grande, el objeto no experimenta ningún tipo de atracción
...

La inducción magnética o campo B, que en la actualidad se considera el auténtico campo
magnético, y se representa con B
...
Para calcular la intensidad del campo magnético se aplica la
siguiente fórmula: H = F/m
...
Solo se diferencian en medios materiales con el fenómeno de la
magnetización
...
Maxwell, por ejemplo, utilizó este enfoque,
aunque aclarando que esas cargas eran ficticias
...


Con la llegada de las teorías del electrón de Lorentz y Poincaré, y de la relatividad de Einstein,
quedó claro que estos paralelismos no se corresponden con la realidad física de los fenómenos,
por lo que hoy es frecuente, sobre todo en física, que el nombre de campo magnético se aplique a
B (por ejemplo, en los textos de Alonso-Finn y de Feynman)
...

En 1944, F
...
3
Para caracterizar H y B se ha recurrido a varias distinciones
...
Otra distinción que se hace en ocasiones es que
H se refiere al campo en función de sus fuentes (las corrientes eléctricas) y B al campo en función
de sus efectos (fuerzas sobre las cargas)
...
El campo magnético de un imán pequeño recta es proporcional al del imán fuerza (llamado
su dipolo magnético momento m )
...
Por simples imanes, m apunta en la dirección de
una línea trazada desde el sur al polo norte del imán
...

El campo magnético de los imanes de mayor tamaño se puede obtener mediante el modelado de
ellos como una colección de un gran número de pequeños imanes ll amados dipolos que tienen
cada uno su propio m
...
Y, ninguna fuerza neta sobre el imán es el re sultado de la suma
de las fuerzas de los dipolos individuales
...
Estos dos modelos producen
dos campos magnéticos diferentes, H y B
...
Esto es particularmente cierto para los campos magnéticos, como los que debido a las
corrientes eléctricas, que no son generadas por los materiales magnéticos
...

A veces es útil para modelar la fuerza y pares de torsión entre dos imanes como debido a los polos
magnéticos repulsión o atracción entre sí de la misma manera que la fuerza de Coulomb entre
cargas eléctricas
...

En este modelo, una magnética H -field es producido por cargas magnéticas que están
'manchados' alrededor de cada polo
...

El H -field, por lo tanto, es análoga a la del campo eléctrico E , que comienza en un positivo carga
eléctrica y termina en una carga eléctrica negativa
...
También,
un polo norte se siente una fuerza en la dirección de la H -field mientras que la fuerza sobre el
polo sur se encuentra frente a la H -field
...
El modelo de polo magnético predice correctamente el campo H dentro y
fuera de los materiales magnéticos, en particular, el hecho de que H es opuesta al campo de
magnetización M dentro de un imán permanente
...
Los polos magnéticos no pueden existir el uno del otro como cargas eléctricas puede,
pero siempre vienen en pares norte / sur
...
El modelo de polo magnético no tiene en cuenta el magnetismo que se produce
por corrientes eléctricas
...
El polo norte está a la derecha y el sur hacia la izquierda
...
En este modelo desarrollado por Ampere, el dipolo magnético elemental que
compone todos los imanes es un suficientemente pequeño bucle amperiana de corriente I
...

Estos dipolos magnéticos producen un campo magnético B -field
...
Hasta la fecha, no es una
excepción a esta regla ha sido encontrado
...
) Las líneas
de campo magnético salen de un imán cerca de su polo norte y entran cerca de su polo sur, pero
dentro del imán B líneas -field continúan a través del imán del polo sur hacia el norte
...
Polos magnéticos, por lo tanto, siempre vienen en N y S pares
...
Matemáticamente esto es equivalente a:

donde la integral es una integral de superficie sobre la superficie cerrada S (una superficie cerrada
es uno que rodea completamente una región sin los agujeros para permitir que las líneas de
campo de escape)
...

Hay también una forma diferencial correspondiente de esta ecuación cubierto en las ecuaciones
de Maxwell abajo
...
La Ley de ohm puede ser aprendido únicamente a
partir de esta simple arreglo de tres elementos - la fuente de voltaje, la resistencia y el cable junto con un voltímetro y el amperímetro
...
Este es un alambre con corriente (CA o CC) que fluye a través de él
...
"M" es la fuerza magnetomotriz análoga a la tensión de la batería en
la Ley de Ohm ejemplo
...
La "resistencia" es la permeabilidad del aire que rodea al alambre
...
Esta "resistencia magnética" dicta una relación de flujo producido "B" para
una determinada fuerza motriz (es decir, la fuerza magnetomotriz) "M", que es a su ve z
proporcional al valor de la corriente que fluye a través del alambre, muy similar a la Ley de Ohm
...
Tampoco hay una "Fuerza Magnetomotriz Metro",
equivalente a nuestro práctico voltímetro disponible en Digikey
...
Así, imaginar cómo descifrar la Ley de Ohm de la batería sencilla-circuito de la
resistencia he descrito anteriormente, si todo lo que tenía que trabajar era un amperímetro y no
sabía el valor de la resistencia o el voltaje de la batería
...

Ahhhh, pero nadie puede poner es exactamente como buen viejo Karapetoff - quien fue y donde
ahora descansa!

LÍNEAS DE FUERZA DEL CAMPO MAGNÉTICO
Para representar un campo de fuerza se utilizan líneas de campo o líneas de fuerza que indican la
dirección de la fuerza que produce el objeto
...


En el campo magnético las líneas de fuerzas emanan del polo
norte de un imán, pasan a través del espacio circundante,
entran al polo sur y penetran el imán desde el polo sur hasta el
norte completando así un ciclo cerrado, pero con una
particularidad muy importante: El polo norte y el sur
pertenecen al mismo imán, es decir, no pueden ocupar
posiciones arbitrarias en el espacio, sino que deben estar
unidos
...
Si dividimos un imán en 2 trozos cada uno de ellos se
comportará como un imán, si continuamos dividiendo cada
trozo del imán en trozos más pequeños, cada uno de los trozos seguirá siendo un imán completo
con sus 2 polos
...

Una ventaja de la utilización de líneas de campo magnético como una representación es que
muchas de las leyes del magnetismo (y el electromagnetismo) puede n expresarse utilizando por
completo y de manera concisa los conceptos simples como el 'número' de líneas de campo a
través de una superficie
...
Por ejemplo, el número de líneas de campo a través de una superficie dada es la
integral de superficie del campo magnético
...


(

)

⃗

Cuando el campo no es uniforme, esto sigue siendo cierto para una superficie infinitesimal, es
decir tan pequeña como sea necesaria para que el campo si sea uniforme en ese tramo, en esas
condiciones podemos hallar un elemento infinitesimal de flujo obteniendo el producto escalar del
campo por la superficie infinitesimal que atraviesa el campo
...
Esto significa que en el material
se induce un campo magnético (B), llamado también inducción magnética o densidad de flujo
magnético, el cual interacciona con el campo externo (H)
...


B = µ0 (H + M) = µ0 H + J
Donde:
B = densidad de flujo magnético, en tesla T (Wb/m2),

µ0 = cte
...

Antes de adentrarnos en el tema es conveniente dar una revisión a algunos conceptos y
ecuaciones fundamentales del magnetismo, necesarias para entender el comportamiento
magnético de los materiales
...

Industrialmente, un forma simple de generar campos magnéticos de intensidad controlada es
haciendo pasar una corriente de intensidad I a lo largo de un solenoide de N espiras, como el
mostrado en la figura 10
...
De acuerdo con la ley de Ampere, el paso de la corriente da lugar a una
excitación magnética H en el interior del solenoide y en la dirección de su eje dada por la
expresión:

Siendo L la longitud del solenoide
...
1, se observa que, para la misma excitación H, el valor de la inducción
magnética B cambia, siendo su valor:

Siendo m la permeabilidad magnética del material de la barra
...
Puede interpretarse como una medida de la
facilidad que presenta un material a ser magnetizado por un campo magnético externo (H):
M= χH

→

Susceptibilidad relativa χ = M / H

J = χH

→

Susceptibilidad absoluta χ = J / H (en Wb/Am)

CLASIFICACIÓN MAGNÉTICA DE MATERIALES
No todos los materiales tienen propiedades magnéticas, como es posible, si toda la materia está
compuesta de átomos, que exista un mineral como la magnetita que tenga campo magnético y
otros no
...

El electrón está girando alrededor del núcleo y el electrón es una carga, si tomamos en cuenta que
una carga en movimiento genera un campo magnético, esta carga magnética nos va a ge nerar un
campo magnético, esto significa que en principio cada átomo del material tiene un campo
magnético, lo que resultaría que en el material habría montones de imanes subatómicos
...


En el caso de la magnetita estos imanes subatómicos se encuentran ordenados hacia una misma
dirección dando origen a sumatoria de estos campo magnetizando el mineral, si por el contrario

los imanes subatómicos están desordenados, entonces los campos magnéticos se contrarrestarían
anulando el campo magnético

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