martes, 24 de febrero de 2015

Campos Magneticos

El campo magnético
La fuerza del magnetismo hace que un material apunte en dirección a los puntos de fuerza magnética. Como aparece en el diagrama de la izquierda, la fuerza magnética está ilustrada mediante líneas que la representa. En el diagrama, la fuerza del imán apunta del polo positivo al polo negativo. Como se aprecia en esta imagen, a un lado del imán se le llama polo positivo y, a la cara opuesta, polo negativo; la fuerza magnética fluye del lado o polo positivo, en dirección al polo negativo. Este dibujo muestra cómo trabajan.
La fuerza magnética hace que los pequeños pedazos de hierro queden alineados y apunten en dirección al campo magnético. Un compás, en donde una aguja de material magnético está colocada de manera que quede libre, y pueda voltearse libremente, se verá forzada a apuntar hacia el polo positivo.
De hecho, el imán del polo norte (positivo) de la Tierra se encuentra, geograficamente, en su polo sur. La aguja de un compás apunta hacia el norte, pero si colocas la aguja del compás cerca de un imán, siempre apuntará LEJOS del polo norte (positivo) del imán. Este dibujo muestra en dónde se encuentran exactamente los polos, así mismo muestra que, con el paso del tiempo, los polos se invierten.
A la fuerza magnética proveniente de un imán se le conoce como "campo magnético", en la imagen queda representado por las líneas. El campo magnético es más fuerte en el lugar en donde se unen las líneas de fuerza, (y se tornan color rojo), y se debilita cuando las líneas de la fuerza se separan (y se tornan color azul). 

 

La intensidad del campo magnético

Como sucede en otros campos de fuerza, el campo magnético queda definido matemáticamente si se conoce el valor que toma en cada punto una magnitud vectorial que recibe el nombre de intensidad de campo. La intensidad del campo magnético, a veces denominada inducción magnética, se representa por la letra b y es un vector tal que en cada punto coincide en dirección y sentido con los de la línea de fuerza magnética correspondiente. Las brújulas, al alinearse a lo largo de las líneas de fuerza del campo magnético, indican la dirección y el sentido de la intensidad del campo b.
La obtención de una expresión para b se deriva de la observación experimental de lo que le sucede a una carga q en movimiento en presencia de un campo magnético. Si la carga estuviera en reposo no se apreciaría ninguna fuerza mutua; sin embargo, si la carga q se mueve dentro del campo creado por un imán se observa cómo su trayectoria se curva, lo cual indica que una fuerza magnética Fm se está ejerciendo sobre ella. Del estudio experimental de este fenómeno se deduce que:
a) Fm es tanto mayor cuanto mayor es la magnitud de la carga q y su sentido depende del signo de la carga.
b) Fm es tanto mayor cuanto mayor es la velocidad v de la carga q.
c) Fm se hace máxima cuando la carga se mueve en una dirección perpendicular a las líneas de fuerza y resulta nula cuando se mueve paralelamente a ella.
d) la dirección de la fuerza magnética en un punto resulta perpendicular al plano definido por las líneas de fuerza a nivel de ese punto y por la dirección del movimiento de la carga q, o lo que es lo mismo, Fm es perpendicular al plano formado por los vectores b y v.
Las conclusiones experimentales a,b y e quedan resumidas en la expresión:
Fm = q.v.B.sen φ(11.1)
donde B representa el módulo o magnitud de la intensidad del campo y φ el ángulo que forman los vectores vb. Dado que Fm, v y b pueden ser considerados como vectores, es necesario además reunir en una regla lo relativo a la relación entre sus direcciones y sentidos: el vector Fm es perpendicular al plano formado por los vectores v y b y su sentido coincide con el de avance de un tornillo que se hiciera girar en el sentido que va de v a b (por el camino más corto). Dicha regla, llamada del tornillo de Maxwell, es equivalente a la de la mano izquierda, según la cual las direcciones y sentidos de los vectores Fm,v y b vienen dados por los dedos pulgar, índice y corazón de la mano izquierda dispuestos en la forma que se muestra en la figura adjunta.
La ecuación (11.1) constituye una definición indirecta del módulo o magnitud de la intensidad del campo magnético, dado que a partir de ella se tiene:
B = Fm/q.v.sen φ(11.2)
La dirección de b es precisamente aquélla en la que debería desplazarse q para que Fm fuera nula; es decir, la de las líneas de fuerza. La unidad del campo magnético en el SI es el tesla (T) y representa la intensidad que ha de tener un campo magnético para que una carga de 1 C, moviéndose en su interior a una velocidad de 1 m/s perpendicularmente a la dirección del campo, experimentase una fuerza magnética de 1 newton.
1 T = 1 N/1 C. 1 m/s
Aunque no pertenece al SI, con cierta frecuencia se emplea el gauss (G): 1 T = 104 G

 
Bibliografía
http://www.windows2universe.org/physical_science/magnetism/magnetic_field.html&lang=sp

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