Magnetismo

MAGNETISMO
La palabra magnetismo deriva de la región de Magnesia, donde hace más de 2000 años los griegos encontraron “piedras magnéticas” (imanes) observando sus propiedades. En el s.XII, los chinos utilizaban brújulas para orientarse en navegación. Hasta 1820 se pensaba que la electricidad y el magnetismo eran cosas totalmente diferentes, pero Oersted observó cómo una corriente eléctricadesviaba una brújula, y dedujo que creaba un campo magnético. De ahí en adelante se han construido cientos de dispositivos basados en efectos electromagnéticos (generador eléctrico, radio, electroimanes, espectrógrafos, motores, TV,...) Los imanes presentan siempre dos polos, a los que denominamos Norte y Sur; no existen separados. Equivalen al dipolo eléctrico, pero no existen las “cargas magnéticas”como analogía con la carga eléctrica. Se observa que los polos del mismo nombre se repelen y los de distinto nombre, se atraen. Si ponemos limaduras de hierro alrededor de un imán, observamos cómo se orientan (según las líneas de fuerza del campo magnético).

Podemos decir que el campo magnético es una consecuencia relativista del campo eléctrico, ya que el movimiento de una carga q crea uncampo B (en reposo, solamente un campo E). Entonces ¿qué cargas se mueven en los imanes para crear el campo magnético?... pues los electrones, partículas cargadas con un moviento alrededor del núcleo y otro de rotación en torno a su eje (éste movimiento no es real: los electrones llevan asociado un momento angular intrínseco – momento de

spin – que coincidiría con el momento asociado a su giro derotación sobre sí mismo). En la mayoría de los materiales predomina el efecto del momento angular intrínseco frente al del movimiento orbital. Lo electrones en rotación son pequeños imanes. Si giran en sentidos opuestos, sus efectos se anulan (por eso no hay campos magnéticos en la mayoría de las sustancias). Hay materiales, como Fe, Co, Ni, en los que no se anulan del todo; cada átomo de Fe tiene4 electrones cuyos campos magnéticos por rotación no se anulan, por lo que es un imán diminuto. El campo de esos átomos es intenso, y cuando interaccionan con átomos vecinos se alinean, juntándose formando DOMINIOS MAGNÉTICOS = miles de millones de átomos alineados. El Fe magnetizado es el que tiene sus dominios magnéticos alineados. El Fe normal, no los tiene alineados (ésto lo veremos másadelante, al estudiar las propiedades magnéticas de la materia).

Fe magnetizado S N

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE CARGAS EN MOVIMIENTO. r CAMPO MAGNÉTICO B Los fenómenos magnéticos se pueden estudiar de forma similar a los eléctricos definiendo un campo vectorial: el campo magnético (B). Aunque no existe la propiedad equivalente a la carga eléctrica q en magnetismo, pues se dan siempre dos polosmagnéticos asociados (el imán con sus dos polos equivale al dipolo eléctrico), y ese imán es el que produce el campo magnético. Experimentalmente si observamos en un campo magnético una partícula con carga q en movimiento con una velocidad v, además de las fuerzas eléctricas o mecánicas que se ejercen sobre ella, actúa siempre una fuerza perpendicular a la velocidad en cada punto de su trayectoria yproporcional a la carga y a la r r r r velocidad. Es la fuerza de Lorenz o magnética ( Fm ) de valor Fm = q v x B que es r la ejercida por el CAMPO MAGNÉTICO B . Se puede definir el campo vectorial r = campo magnético B como el campo que en cada punto ejerce sobre una r r r partícula cargada en movimiento una fuerza Fm = q v x B .

N
Sus unidades (S.I.) =

C = N = T (tesla ) . Como resulta muygrande para los m Am s

campos usuales, se utiliza el gauss (G), siendo 1 G = 10-4 T. r r r Como la fuerza Fm es siempre perpendicular a v , el trabajo del campo B es r r rr siempre cero ( dW = Fdl = Fv dt = 0 ). r r Análogamente al campo E se representa el campo B mediante líneas de fuerza o del campo, que salen de un polo (el norte, que equivale a carga +) y entran por el

r otro polo (el...