1. INTRODUCCIÓN El siguiente trabajo dará a conocer conceptos sobre lo que e sel magnetismo, fuerzas magenticas y campos magnéticos. El trabajo de investigación constara de una estructura básica con una introducción, un índice de contenidos, el desarrollo del tema con todas sus divisiones correspondientes, y finalizara con la bibliografía correspondiente.
2. Í NDICE 1. MAGNETISMO 1.1.
CONCEPTOS
1.2.
RESEÑA HISTORICA
2. FUERZAS Y CAMPOS MAGNETICOS 2.1.
2.2.
CAMPOS MAGNETICOS 2.1.1.
CONCEPTO
2.1.2.
SISTEMA DE UNIDADES
2.1.3.
MAGNITUDES APROXIMADAS DE CAMPOS ELECTRICOS
FUERZAS MAGNETICAS 2.2.1.
CONCEPTO
2.2.2.
DIFERENCIA ENTRE FUERZA MAGNETICA Y FUERZA ELECTRICA
3. FUERZA EJERCIDA POR UN CAMPO MAGNETICO 3.1.
CONCEPTO
3.2.
EJERCICIO DE APLICACIÓN
4. CONCLUSIONES 5. BIBLIOGRAFIA
3. Cuerpo del trabajo 1. MAGNETISMO 1.1. CONCEPTO El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay materiales que presentan propiedades magnéticas detectables fácilmente, como el níquel, el hierro o el cobalto, que pueden llegar a convertirse en un imán. Existe un mineral llamado magnetita que es conocido como el único imán natural. De hecho de este mineral proviene el término de magnetismo. Sin embargo, todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético. 1.2. RESEÑA HISTORICA Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por primera vez por los antiguos griegos, a través de una mineral llamado magnetita (de ahí surge el término magnetismo). Se dice que se pudo observar por primera vez en la ciudad de Magnesia, en Asia Menor. Originariamente se pensó que la magnetita se podría utilizar para mantener la piel joven. De hecho, Cleopatra dormía con una magnetita en la frente para retrasar el proceso de envejecimiento. Esta reputación terapéutica de la magnetita se transmitió también a los griegos, los cuales la usaban para la curación de dolencias. En el siglo III a.C., Aristóteles escribió acerca de las propiedades curativas de los imanes naturales, que llamaba "imanes blancos". Posteriormente las aplicaciones basadas en el magnetismo fueron desarrollándose. Por el siglo 12 d.C., los marineros chinos ya utilizaban magnetitas como brújulas para la navegación marítima.
2. FUERZAS Y CAMPOS MAGNÉTICOS 2.1. CAMPOS MAGNÉTICOS 2.1.1. CONCEPTO El campo magnético es la agitación que produce un imán a la región que lo envuelve. Es decir, el espacio que envuelve el imán en donde son apreciables sus efectos magnéticos, aunque sea imperceptible para nuestros sentidos. Para poder representar un campo magnético utilizamos las llamadas líneas de campo. Estas líneas son cerradas: parten (por convenio) del polo Norte al polo Sur, por el exterior del imán. Sin embargo por el interior circulan a la inversa, de polo Sur a polo Norte. Las líneas de campo no se cruzan, y se van separando, unas de las otras, en alejarse del imán tangencialmente a la dirección del campo en cada punto. El recorrido de las líneas de fuerza recibe el nombre de circuito magnético, y el número de líneas de fuerza existentes en un circuito magnético se le conoce como flujo magnético. Estas líneas nos dan una idea de:
Dirección que tendrá el campo magnético. Las líneas de campo van desde
el polo sur al polo norte en el interior del imán y desde el polo norte hasta el polo sur por el exterior.
La intensidad del campo magnético, también conocida como intensidad de
campo magnético, es inversamente proporcional al espacio entre las líneas (a menos espacio más intensidad). El campo magnético, puede modificar la dirección del vector velocidad pero no puede cambiar la rapidez ni la energía cinética de la partícula.
2.1.2. SISTEMA DE UNIDADES •
Sistema internacional: la unidad del SI del campo magnético es Newton por cada Coulomb-metro por cada segundo, o tesla (T):
Ó •
Sistema Cegesimal : Una unidad que no es del SI y que se usa comúnmente para el campo magnético, el gauss (G), se relaciona con la tesla mediante la conversión:
2.1.3. VALORES NOMINALES DE CAMPOS MAGNÉTICOS
2.2. FUERZAS MAGNETICAS 2.2.1. CONCEPTO La fuerza magnética es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. Las fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magnética entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el
interior de los imanes convencionales existen microcorrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo magnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo. 2.2.2. DIFERENCIA ENTRE FUERZAS ELECTRICAS Y MAGNETICAS Existen varias diferencias de importancia entre las fuerzas eléctrica y magnética: • El vector fuerza eléctrica actúa a lo largo de la direcci ón del campo
eléctrico,
en
tanto
que
el
vector
fuerza
magnética
actúa
perpendicularmente al campo magnético. • La fuerza eléctrica actúa sobre una partícula co n carga sin importar si ésta
se encuentra en movimiento, en tanto que la fuerza magnética actúa sobre una partícula con carga sólo cuando está en movimiento. • La fuerza eléctrica efectúa trabajo al despla zar una partícula con carga, en
tanto que la fuerza magnética asociada con un campo magnético estable no efectúa trabajo cuando se desplaza una partícula, debido a que la fuerza es perpendicular al desplazamiento. Con base en este último enunciado y también con el teorema trabajo-energía cinética, se concluye que la energía cinética de una partícula con carga que se mueve a través de un campo magnético no puede ser modificada por el campo magnético solo. 3. FUERZA EJERCIDA POR UN CAMPO MAGNÉTICO 3.1. CONCEPTO Es posible definir un campo magnético B en algún punto en el espacio en función de la fuerza magnética F que ejerce el campo sobre una partícula con carga que se mueve con una velocidad v, misma que se identifica con la carga de prueba. •
La magnitud F de la fuerza magnética ejercida sobre la partícula es proporcional a la carga q y a la rapidez v de dicha partícula.
•
Cuando una partícula con carga se mueve paralela al vector de campo magnético, la fuerza magnética que actúa sobre ella es igual a cero.
•
Cuando el vector de velocidad de la partícula forma un ángulo diferente de 0 con el campo magnético, la fuerza magnética actúa en dirección perpendicular tanto a v como a B; F es perpendicular al plano formado por v y B.
•
La fuerza magnética ejercida sobre una carga positiva tiene dirección opuesta a la dirección de la fuerza magnética ejercida sobre una carga negativa que se mueva en la misma dirección
•
La magnitud de la fuerza magnética que se ejerce sobre una partícula en movimiento es proporcional al seno del ángulo que el vector de velocidad de la partícula forma con la dirección de B
.
Para resumir estas observaciones la fuerza magnética se describe como:
La magnitud de la fuerza magnética sobre una partícula cargada es:
Donde es el ángulo menor entre v y B. Por esta expresión puede que F sea igual a cero cuando v es paralela o anti paralela a B ( = 0 o 180°) y es máxima cuando v es perpendicular a B ( = 90°).
3.2. EJERCICIO DE APLICACIÓN • Un electrón en un cinescopio de una televisión se mueve hacia el frente del
cinescopio con una rapidez de 8.0 x 10^6 m/s a lo largo del eje x. Rodeando el cuello del tubo hay bobinas de alambre que crean un campo magnético de 0.025 T de magnitud, dirigidos en un ángulo de 60° con el eje x y se encuentran en el plano xy . Calcule la fuerza magnética sobre el electrón.
4. CONCLUSIONES •
4. Bibliografía
Serway. Física vol.2- 7° Edición. Editorial McGraw-Hill (2009) Sears, Zemansky, Young. Física Interamericano (2009)
Universitaria.
Editorial Fondo Educativo