Electricidad

Campo magnético
Física II
Grado en Ingeniería de
Organización Industrial
Primer Curso
Joaquín Bernal Méndez/Ana Marco Ramírez
Curso 2011-2012

Departamento de Física Aplicada III
Universidad de Sevilla

Índice
Introducción
Revisión histórica del electromagnetismo
Magnetismo en imanes
Magnetismo terrestre

Fuerza del campo magnético sobre cargas
Fuerza del campo magnético sobrecorrientes
estacionarias
Par sobre espiras

Ley de Biot-Savart
Campo de una espira circular y de un solenoide
Campo de un hilo recto
Fuerza magnética entre dos conductores paralelos

Ley de Gauss para el magnetismo
Ley de Ampère
Magnetismo en la materia
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Introducción
El campo eléctrico es un campo vectorial responsable
de la fuerza eléctrica sobre las cargas
Las cargas sonfuente del campo eléctrico

Existe otro campo vectorial que puede ejercer fuerzas
sobre las cargas: campo magnético
Veremos que las cargas eléctricas en movimiento (corrientes
eléctricas) son fuente del campo magnético

Existe una estrecha relación entre la electricidad y el
magnetismo
Ambos fenómenos se unen en la llamada teoría
electromagnética o electromagnetismo

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Introducciónhistórica
Las primeras referencias al fenómeno del magnetismo están
relacionadas con los imanes:
800 a.C.: los griegos conocían el hecho de que la magnetita (Fe3O4) atrae
trozos de hierro
s. XII: Primeras referencias escritas al uso de imanes en navegación
(brújulas) en China

Experiencia de Oersted (1820): una corriente en un alambre puede
desviar la aguja de una brújula
Corrienteseléctricas originan campo magnético

Ampère (1820): describió la fuerza magnética entre corrientes
Corrientes eléctricas sufren los efectos del campo magnético
Ampère ideó el concepto de “corrientes amperianas” para explicar el
magnetismo natural

Faraday (1831): un campo magnético variable con el tiempo produce un
campo eléctrico
Maxwell (Final S.XIX): un campo eléctrico variable produce uncampo
magnético. Dedujo la existencia de ondas electromagnéticas
Las ecuaciones de Maxwell describen la teoría electromagnética clásica

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Magnetismo en imanes
Si una barra imantada se deja girar libremente uno de sus
extremos se orienta hacia el norte y otro hacia el sur
Se denominan polo norte y polo sur del imán

Los polos opuestos de los imanes se atraen, mientras que lospolos iguales se repelen
Un objeto que contiene hierro es atraído por cualquiera de los
polos de un imán
Ejemplo: imanes en las puertas de los frigoríficos

No existen polos magnéticos aislados
Por analogía con interacciones eléctricas afirmamos que un imán
genera un campo magnético que emerge en su polo norte y
entra por su polo sur
Una aguja imantada (brújula) tiende a alinearse con elcampo
magnético
El sentido del campo magnético lo indica el polo norte de la brújula
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Campo magnético de un imán (I)
Líneas de campo magnético dentro y fuera de una
barra imanada: carecen de principio y fin

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Campo magnético de un imán (II)
Líneas de campo magnético exteriores a una barra
imanada visualizadas mediante limaduras de hierro

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Magnetismo terrestre
Latierra es un imán con su polo sur próximo al Polo Norte
geográfico
El campo magnético de
la tierra es similar al de
una barra imantada
inclinada unos 11º
respecto al eje de giro
La magnitud del campo magnético sobre la superficie de la tierra
varía en un rango de 0.3 a 0.6 gauss
El campo magnético de la tierra no es constante en dirección
Muestras de rocas de diferentes épocas en un mismolugar muestran
magnetizaciones en direcciones diferentes
El campo magnético ha invertido su sentido 171 veces durante los
últimos 71 millones de años
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Índice
Introducción
Revisión histórica del electromagnetismo
Magnetismo en imanes
Magnetismo terrestre

Fuerza del campo magnético sobre cargas
Fuerza del campo magnético sobre corrientes
estacionarias
Par sobre espiras

Ley...