mapas conceptuales de las teorias del magnetismo

MAGNETISMO TERRESTRE Y SUS EFECTOS

MAGNETISMO TERRESTRE . El fenómeno del magnetismo terrestre se debe a que toda la Tierra se comporta como un gigantesco imán. Aunque no fue hasta 1600 que se señaló esta similitud, los efectos del magnetismo terrestre se habían utilizado mucho antes en las brújulas primitivas. El nombre dado a los polos de un imán (Norte y Sur) se debe a esta similitud. Un hecho a destacar es que los polos magnéticos de la Tierra no coinciden con los polos geográficos de su eje. Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran ligeros cambios de un año para otro, e incluso existe una pequeñísima variación diurna solo detectable con instrumentos especiales.

Declinación. La diferencia angular entre el Norte magnético y el Norte geográfico, se denomina declinación. La declinación es Este cuando el norte magnético está al este del norte geográfico, y es Oeste cuando el norte magnético está al oeste del norte geográfico. En España la declinación es Oeste. La declinación varía de un lugar a otro. Dado que las variaciones no son muy grandes, se suele asumir una misma declinación para zonas geográficas próximas (p.ejemplo la Península Ibérica, uno o más Estados en EE.UU, etc...).

Inclinación. Dependiendo de la zona magnética del planeta en la que nos encontremos la aguja de nuestra brújula puede llegar a inclinarse sobre una superficie totalmente nivelada, hasta  llegar a tocar el cristal protector y bloquearse. Este efecto es consecuencia directa de la curvatura de la tierra y de encontrarse en latitudes muy cercanas o alejadas del polo magnético. Así pues, en latitudes cercanas al Polo Norte magnético, la aguja tenderá a bajar, mientras que en latitudes cercanas al polo sur, la aguja tenderá a subir. Para solucionar este problema existe un tipo de brújulas llamadas de "Tipo Global", que lo corrigen.

DENSIDAD DE FLUJO MAGNETICO

DENSIDAD DE FLUJO MAGNÉTICO

La densidad de flujo magnético, visualmente notada como B, es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y es igual a la intensidad del campo magnético.

La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Tesla.

Está dado por:

Donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga q que se mueve a una velocidad v a una distancia r de la carga, y ur es el vector unitario que une la carga con el punto donde se mide B (el punto r).

O bien donde B es la densidad del flujo magnético generado por un conductor por el cual pasa una corriente I, a una distancia r.

Este campo B también se llama inducción magnética.

La fórmula de esta definición se llama Ley de Biot-Savart, y es en magnetismo la “equivalente” a la Ley de Coulomb de la electrostática: Sirve para calcular fuerzas de atracción-repulsión entre conductores atravesados por corrientes de carga.

El campo inducción, B, o densidad de flujo magnético (los tres nombres son equivalentes) es incluso mas importante en electromagnetismo que el propio campo magnético H, y aparece en las ecuaciones de Maxwell con mayor relevancia que este.

Ecuaciones de Maxwell

Las ecuaciones de Maxwell son las ecuaciones que describen los fenómenos electromagnéticos. La gran contribución de James Clerk Maxwell fue reunir en estas ecuaciones largos años de resultados experimentales, debidos a Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introduciendo los conceptos de campo y corriente de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético. De las ecuaciones de Maxwell se desprende la existencia de ondas electromagnéticas propagándose con velocidad vf:

El valor numérico de esta cantidad, que depende del medio material, coincide con el valor de la velocidad de la luz en dicho medio, con lo cual Maxwell identificó la luz con una onda electromagnética, unificando la óptica con el electromagnetismo.

MATERIALES MAGNETICOS

MATERIALES MAGNÉTICOS

Las relaciones constitutivas que caracterizan los distintos materiales presentan una gran diversidad, a diferencia de lo que ocurre con los dieléctricos o con los medios conductores.

Entre los distintos tipos de materiales, los más importantes son los siguientes:

MEDIOS LINEALES:

Son aquellos en los que la magnetización es proporcional al campo magnético

Siendo χ_m la susceptibilidad magnética. Para los medios lineales, el campo magnético es también proporcional al campo magnético

La cantidad μ_r = 1 + χ_m es la denominada permeabilidad relativa del medio, mientras que μ = μ₀μ_r es la permeabilidad absoluta.

Dependiendo del signo de χ_m, los materiales lineales se dividen en dos grupos: diamagnéticos y paramagnéticos.

DIAMAGNÉTICOS:

Poseen una susceptibilidad negativa. En estos materiales, el campo se ve reducido por efecto de la magnetización inducida, que se opone al campo externo. Para casi todos los diamagnéticos y puede aproximarse .

PARAMAGNÉTICOS:

Tienen una susceptibilidad positiva. En los materiales paramagnéticos la magnetización refuerza al campo externo. La mayoría de los medios paramagnéticos tienen una susceptibilidad muy pequeña y . No obstante, existen sustancias paramagnéticas con muy alta susceptibilidad; estas sustancias, a bajas temperaturas se transforman en ferromagnéticas.

FERROMAGNÉTICOS:

Se caracterizan por ser capaces de presentar una magnetización remanente en ausencia de campo externo, pudiendo ser empleados como imanes permanentes. Cuando se les aplica un campo externo presentan lo que se denomina ciclo de histéresis}. El estado, para un campo H dado, depende del proceso previo. Cuando el campo aplicado es muy intenso, los materiales ferromagnéticos presentan saturación. Al reducir el campo a cero, persiste una magnetización remanente, M_r. Es necesario aplicar un campo opuesto (campo coercitivo, H_c) para reducir la imanación a cero. Con un campo opuesto más intenso, vuelve a aparecer la saturación y el proceso puede repetirse en sentido opuesto. Los ferromagnéticos se dividen en blandos, cuando H_c es pequeño, y duros, si H_c es grande.

Para campos débiles, si M_r es nulo, los ferromagnéticos se comportan aproximadamente como paramagnéticos de alta permeabilidad.

El ciclo de histéresis desaparece cuando la temperatura del material excede la llamada temperatura de Curie, a partir de la cual son parama

FERRITAS:

También conocidos como ferromagnéticos. Similares a los ferromagnéticos en su comportamiento frente a un campo magnético, con la diferencia de que su conductividad eléctrica es muy inferior, lo que reduce las pérdidas por efecto Joule. Suelen ser óxidos metálicos como la magnetita.

SUPERCONDUCTORES:

Además de por una resistividad eléctrica nula, los materiales superconductores se caracterizan porque el campo magnético en su interior es siempre nulo (efecto Meissner). Se inducen corrientes en la superficie de los superconductores que provocan que. Alternativamente, puede decirse que un superconductor es un diamagnético perfecto (χ_m = − 1, μ = 0).