APLICACIONES DEL CAMPO MAGNÉTICO 1. Concepto de magnetismo.
El fenóm fenómen enoo del del magne magneti tism smoo se conoc conocee desd desdee hace hace mile miless de años años.. Las Las manifestaciones conocidas más antiguamente son las que corresponden, primero, a los imanes, que se encuentran naturalmente en la forma de algunos depósitos minerales, como como la magn magnet etit ita. a. Post Posteri eriorm ormen ente te,, proba probabl blem ement entee los los chin chinos os,, descu descubr brie ieron ron el magnetismo terrestre, produciendo como resultado tecnológico la invención de la brújula, su posterior aplicación a la navegación mar!tima. El estudio sistemático de los fenómenos magn"ticos comen#ó hace algunos siglos, encontrándose a $auss entre los invest investiga igadore doress que reali# reali#aron aron contri contribuc bucion iones es de import importanc ancia. ia. En el siglo siglo pasado pasado,, %ersted &cerca de '()*+ descubrió que las corrientes el"ctricas dan origen a efectos magn"ticos, en particular, la corriente el"ctrica que circula por un conductor produce un efecto que es completamente equivalente al que produce un imán, siendo capa# de atraer objetos de fierro, reflectar una brújula, etc. osotros comen#amos nuestro estudio siguiendo no el camino ca mino histórico, sino el desarrollo de la teor!a en base a los campos magn"ticos producidos por corrientes el"ctricas, debido a que permite un enfoque unificador de los fenómeno magn"ticos bajo un solo modelo teórico. &-hoe, )*'+ 2. Ley de iot y Sa!a"t
/ebido a que es más sencillo, estudiaremos primero los efectos magn"ticos de corrientes en r"gimen permanente. Los e0perimentos reali#ados el siglo pasado para determinar las fuer#as magn"ticas entre conductores con corriente &%ersted, 1mpere, etc.+ se pueden presentar en forma resumida en la e0presión que sigue, que permite calcular la fuer#a magn"tica sobre el circuito c', debida al circuito c)2 &-hoe, )*'+
#. Campo
magn$tico.
1 partir de la le de fuer#as se puede definir un campo magn"tico, con el propósito de representar el efecto de una corriente sobre otra. 3sando la le de 4iot56avart, definimos &-hoe, )*'+
%a &'e"(a magn$tica se esc"i)e como
Entonces*
+. Geomet",a de% campo magn$tico. La "eg%a de %a mano de"ec-a.
nidad* / se
mide en Tes%a/ 1 Tes%a 0 1 Neton3A m4 0 1 5e)e"m2.
→
E
6. Ley de 7a"aday e ind'ctancia
→ v
6i tenemos una carga q, "sta ocasiona un campo el"ctrico movi"ndose con una velocidad
si esta carga está
%casionará tambi"n un campo magn"tico. Es decir, tenemos asociados tanto un campo el"ctrico en movimiento con un campo magn"tico. En '(7 fue 8ichael 9arada quien presentó un informe de sus observaciones de un campo el"ctrico asociado con un campo magn"tico en movimiento. 1 partir de estos e0perimentos se han desarrollado los generadores modernos, los transformadores, etc. En este :ap!tulo trataremos de la formulación de las lees de la inducción su aplicación en casos simples. &-hoe, )*'+ 8. Ley de 7a"aday
9arada observó e0perimentalmente la asociación de un campo magn"tico, 4 variable en el tiempo con un campo el"ctrico. En la figura siguiente se muestra un imán en movimiento el efecto que hace sobre una aspira de alambre conectada a un galvanómetro. 6e ve efecto solamente cuando el imán está en movimiento no as! cuando está estático. &-hoe, )*'+
El resultado de un gran número de e0perimentos puede resumirse asociando a una fuer#a electromotri# con un cambio de flujo magn"tico. ε
=−
d Φ dt
→
→
→
Φ = ∫ B ⋅ ndS ε = ∫ E ⋅ d ;
S
L
Esto se conoce como la Le de 9arada2
:omo
→
∫
→
E ⋅ d =
L
−
d dt
→
∫
B ⋅ ndS ;
S
Escribimos2
9. Ley de Len(
nducidas fue <.9. Len#, contemporáneo de 9arada con el siguiente enunciado conocido como Le de Len#2 ?La corriente que es inducida tendrá una dirección de tal forma que se oponga a la causa que la produce@A que es una consecuencia de la conservación de la energ!a, de no ser as! la corriente inducida podr!a seguir induciendo corriente a la ve# aumentándola, lo que no es cierto. &-hoe, )*'+ :. Ap%icaciones. :.1 E&ecto ;a%%
6ensor de efecto
el"ctricamente junto con la utili#ación de "stas mediciones por ejemplo en motores aceleradores de plasma. &/a#a, )*')+
:.1 Ga%!an
Es un aparato que se usa para medir pequeñas intensidades de corriente. :onsta de una aguja unida, mediante un muelle en espiral a una bobina rectangular plana colocada entre los polos de un imán permanente. En el interior de la bobina se coloca un núcleo de hierro dulce, para concentrar las l!neas del imán. :uando la corriente pasa por la bobina actúa sobre el conjunto un par de fuer#as que tiende a orientarla en dirección perpendicular al campo. El resorte hace entonces un par de fuer#as que equilibran el giro. Por tanto la desviación es directamente proporcional a la corriente esa desviación la mide al aguja. &Billarano, )*'C+
:.2 Cic%ot"
Los fines de este acelerador son2 5Producción de los radioisótopos necesarios para las e0ploraciones con la t"cnica de tomograf!a de emisión de positrones &PED+, s!ntesis de los radiofármacos marcados con '':, ', '%, '(9. 5D"cnicas materiales para e0terno de
5 t"cnica PED.
de irradiación con protones de de inter"s tecnológico Fo biológico estudios de daño por irradiación e implantación iónica &l!nea de ha# investigación+.
E0ploraciones
de
pacientes
por
5E0ploraciones de roedores por t"cnica PED en escáner espec!fico µPED+ para investigación. 5Estudio desarrollo de nuevos fármacos para la t"cnica PED. &:1, )*'C+
:.# Se%ecto" de !e%ocidades
:omo su propio nombre indica, el selector de velocidades se trata de un dispositivo basado en la le de Lorent# que permite la entrada de part!culas cargadas dejando pasar únicamente aquellas que posean una determinada velocidad. Principalmente se compone de dos láminas cargadas paralelas &una en frente de la otra+ en el que actúan de manera conjunta un campo magn"tico un campo el"ctrico perpendiculares entre s!. En el comien#o final de las dos placas se disponen unas rendijas por las que se permite la entrada &1+ salida &4+ respectivamente de las part!culas. :ualquier part!cula que entre por la rendija 1 se verá sometida por una fuer#a el"ctrica una fuer#a magn"tica con la misma dirección aunque sentidos opuestos, cuos módulos son2 9eGHqH⋅E9mGHqH⋅v⋅4 pueda seguir actúe nula, HqH
Para que cualquiera de ellas salir por la rendija 4 debe una traectoria recta, lo que implica que la fuer#a neta que sobre la part!cula debe ser o lo que es lo mismo que 9eG9m. ⋅EGHqH⋅v⋅4 ⇒vGE4
Esto implica que fijando unos valores de E 4 podemos determinar una cierta velocidad aquellas part!culas que la posean atravesarán en l!nea recta el dispositivo saliendo por la rendija 4, el resto sufrirán desviaciones en el sentido de la fuer#a el"ctrica o la magn"tica. %bserva que la velocidad es independiente de la masa. 6i una part!cula cargada negativamente penetra por la rendija 1 con una velocidad2 vGvsGEF4 saldrá por la rendija 4 con esa misma velocidad. Por el contrario si penetra con una velocidad menor o maor se quedará en el selector. &9>6:1L14, )*''+
:.+. Espect"
:onsiste en un tubo de raos catódicos en el que el ánodo de focali#ación el de aceleración tienen un pequeño agujero en su centro de modo que sale un ha# de electrones mu fino. La velocidad del electrón permanece constante una ve# que ha pasado los ánodos. e.IB G J.m.vK v G ).e.IBFm IB diferencia entre los dos ánodos En la parte central del tubo ha dos placas que crean un campo el"ctrico E, dirigido hacia abajo un campo magn"tico perpendicular al campo el"ctrico a la velocidad de los electrones. El campo el"ctrico desv!a los electrones hacia arriba el el magn"tico hacia abajo. 6i no queremos que se produ#ca desviación2 ev.4 G e.E ).e.IBFm.4 G E EF4 G ).e.IBFm EKF&).4K.IB+ G eFm eFm G ',MN.'*'' :FOg ' años despu"s 8iliOan midió la carga del electrón. sótopos.
El campo el"ctrico entre las placas de un espectrógrafo de masas es ')*.*** BFm 4 en esa #ona despu"s es *, N D. 3n chorro de iones de neón con una sola carga describe una traectoria circular de M,)( cm de radio en el 4. /etermina el número másico del isótopo del neón. El Espectrómetro de 8asas son detectores sensibles de isótopos basados en sus masas. 6e usan en la datación por :arbono otros procesos de datación radioactiva. La combinación de un espectrómetro de masas un cromatógrafo de gases, constituen una poderosa herramienta para la detección de tra#as de contaminantes o to0inas. 3na serie de sat"lites naves espaciales, llevan espectrómetros de masas para la identificación de pequeñas cantidades de part!culas interceptadas en el espacio. Por ejemplo, el sat"lite 6%<% usa un espectrómetro de masas para anali#ar el viento solar. &<perphsics, )*'C+
Citas Bibliografía CNA. (6 de Julio de 2014). acds sav us. Recuperado el 5 de Julio de 2015, de acds sav us: !!p:""acdc.sav.us.es"c#a"i#de$.pp"es"ciclo!ro#"%2&aplicacio#es&del&ciclo!ro# 'aa, . . (14 de *aro de 2012). es.scribd.com/doc/38202419/El-Efecto-Hall-y-Sus Alicacio!es"do#!load. Recuperado el 4 de Julio de 2015, de es.scri+d.co"doc"-%20241"/l&/ec!o&all&&us&Aplicacio#es3do#load: !!ps:""es.scri+d.co"doc"-%20241"/l&/ec!o&all&&us&Aplicacio#es3do#load CA7A8. (15 de /#ero de 2011). $%S&A'A(. Recuperado el 9 de Julio de 2015, de CA7A8: !!ps:"".sicala+.co"apar!ado"le&de&lore#!3co#!e#idos
perpsics. (6 de *aro de 2014). Hyer)ysics. Recuperado el 9 de Julio de 2015, de perpsics: !!p:""perpsics.p&as!r.;su.edu"+asees"a;#e!ic"aspec.!l Joe. (15 de *aro de 201-). es.scribd.com/doc/*1+809+0/Alicacio!es-y-&amoma,!etico. Recuperado el 2 de Julio de 2015, de es.scri+d.co"doc"519%090"Aplicacio#es&&Capo&a;#e!ico: !!ps:""es.scri+d.co"doc"519%090"Aplicacio#es&&Capo&a;#e!ico3do#load
