El magnetismo en la materia
Materiales magnéticos.
Son aquellos que pueden ser atraídos o repelidos por un imán y que, a su vez, pueden ser magnetizados. El hierro y el acero son los materiales magnéticos mas comunes. Los imanes permanentes se hacen con materiales magnéticos duros, que como el acero al cobalto, conservan su magnetismo al retirárseles el campo. Un imán temporal es el que no tiene la capacidad de conservarse magnetizado al retirarse el campo magnetizador. Se llama permeabilidad a la capacidad de conservación del flujo magnético por un material.
Podemos considerar elementos magnéticos a aquellos elementos de la tabla periódica que tienen electrones desapareados. El magnetismo es dipolar, es decir, existen dos polos magnéticos separados por una determinada distancia. Las propiedades magnéticas, son las determinadas respuestas de un material al campo magnético.
La clasificación de los materiales como magnéticos o no magnéticos se basan en las intensas propiedades magnéticas del hierro. La clasificación incluye 3 grupos:
1. Mat. Ferromagnéticos:
Un material ferromagnético está compuesto de varios imanes microscópicos conocidos como dominios. Cada dominio es una región del imán, que consiste de numerosos dipolos atómicos, todos apuntando en la misma dirección. Un fuerte campo magnético alineará los dominios de un ferroimán o, en otras palabras, lo magnetiza. Una vez que se remueve el campo magnético, los dominios permanecerán alineados, resultando un imán permanente. Este efecto se conoce como histéresis. Estos incluyen al hierro, acero, níquel, cobalto y aleaciones comerciales como el alnico y permalloy. Las ferritas son materiales no magnéticos que tienen las mismas propiedades ferromagnéticas que el hierro.
2. Mat. Paramagnéticos:
El paramagnetismo se produce cuando las moléculas de una sustancia tienen un momento magnético permanente. El campo magnético externo produce un momento que tiende a alinear los dipolos magnéticos en la dirección del campo. La agitación térmica aumenta con la temperatura y tiende a compensar el alineamiento del campo magnético. En las sustancias paramagnéticas la susceptibilidad magnética es muy pequeña comparada con la unidad. En estos se incluyen el aluminio, platino, manganeso y cromo.
3. Mat. Diamagnéticos:
Algunos materiales son ferromagnéticos; sin embargo, todas las sustancias tienen una naturaleza diamagnética. Diamagnetismo significa que las moléculas dentro de una sustancia se alinearán en presencia de un campo magnético externo. El campo magnético externo induce corrientes dentro del material, que resultan en un campo magnético interno en dirección opuesta. Este efecto es generalmente muy pequeño y desaparece cuando el campo magnético externo es removido. Se encuentran el bismuto, antimonio, cobre, zinc, oro, mercurio y plata
Fuerza magnética
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 elmagnetismo.
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
Fuerza magnética sobre un conductor
Un conductor puede ser un cable o alambre por el cual circula una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre por el que circula una corriente eléctrica.
Conductor rectilíneo
Tramo de un conductor rectilíneo de longitud l, que transporta una intensidad i y colocado en un campo magnéticoB
En la figura se muestra un tramo de alambre de longitud que lleva una corriente y que está colocado en un campo magnético . Para simplificar se ha orientado el vector densidad de corriente de tal manera que sea perpendicular a .
La corriente en un conductor rectilíneo es transportada por electrones libres, siendo el número de estos electrones por unidad de volumen del alambre. La magnitud de la fuerza media que obra en uno de estos electrones está dada por;
Flujo magnetico y ley de ampere
El flujo magnético (representado por la letra griega fi Φ), es una medida de la cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado entre las líneas de campo magnético y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de flujo magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se designa por Wb (motivo por el cual se conocen como weberímetros los aparatos empleados para medir el flujo magnético). En el sistema cegesimal se utiliza el maxwell (1 weber =108 maxwells).
[Wb]=[V]·[s]1
Ley de ampere
En física del magnetismo, la ley de Ampère, modelada por André-Marie Ampère en 1831,1 relaciona un campo magnéticoestático con la causa que la produce, es decir, una corriente eléctrica estacionaria. James Clerk Maxwell la corrigió posteriormente y ahora es una de las ecuaciones de Maxwell, formando parte del electromagnetismo de la física clásica.
La ley de Ampére explica, que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es igual a la corriente que recorre en ese contorno.
El campo magnético es un campo angular con forma circular, cuyas líneas encierran la corriente. La dirección del campo en un punto es tangencial al círculo que encierra la corriente.
El campo magnético disminuye inversamente con la distancia al conductor.
