T4_electromagnetismo

I.E.S. Al-ándalus. Dpto de Física y Química.

Tema 4. Electromagnetismo

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TEMA 4: ELECTROMAGNETISMO
4.1 Campo magnético; origen.
4.2 Efectos del campo magnético
4.3 Inducción electromagnética: ley de Faraday-Lenz ; transformadores.
4.1 CAMPO MAGNÉTICO; ORIGEN
4.1.1

Introducción histórica:

Hasta fechas recientes (S. XIX), existe un escaso conocimiento sobre la interacción magnética.Antigüedad:

Magnesia (Asia Menor).

S. X

China

S. XVII
S. XIX

1600
1820

4.1.2

Se conoce la magnetita, o piedra imán.

Brújula. Aplicación en navegación.
Gilbert (Inglaterra)
Öersted (Dinamarca)

Propone que la Tierra es un imán.
Explica la causa del magnetismo, relacionándolo con
las corrientes eléctricas
Posteriormente, se desarrolla la teoría magnética (Faraday, Ampère, Lenz)
1865 Maxwell (R.U.)Teoría electromagnética. Relaciona la electricidad y
el magnetismo.

Características elementales de los imanes:

- Atraen a distancia.
- Cada imán posee dos polos (Norte y Sur)

No existen polos aislados (monopolos)
Polos iguales: repulsión
Polos distintos: atracción

- Desvían la brújula
- La Tierra se comporta como un imán. El Polo Norte geográfico es un polo Sur magnético, y viceversa.
4.1.3Campo magnético: características básicas:

Supongamos un imán situado en una región del espacio. Interaccionará con otro imán colocado a cierta
distancia. Es decir, el imán modifica las propiedades del espacio, introduce una propiedad nueva, que hace que
cualquier otro imán sufra una fuerza magnética. A esta propiedad se le denomina campo magnético.

r

- El campo magnético es una magnitudvectorial. Se representa por B .
- Su unidad en el S.I. es el Tesla ( T )
- Tiene menor intensidad que campo electrostático, pero es mucho más intenso que el gravitatorio.
- Su intensidad depende del medio. Esta dependencia viene marcada por la constante magnética Km

K

=

m

µ
4π

µ = permitividad magnética

En el vacío

K m0 =

Por lo que µ0 = 4 π · 10-7 T m A-1

r

- B es un campo no conservativo.
-Líneas de campo

"Salen" de polos Norte y "entran" por polos Sur
Líneas cerradas

µ0
= 10 −7 T ⋅ m ⋅ A −1
4π

I.E.S. Al-ándalus. Dpto de Física y Química.

4.1.4

Tema 4. Electromagnetismo

Origen del campo magnético:

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Öersted (1820)

El científico danés Öersted relaciona experimentalmente los imanes con las corrientes eléctricas.
Observa que una corriente eléctrica desvía una brújulacolocada a una cierta distancia. Es decir, la corriente
eléctrica se comporta como imán.
También observa que corrientes paralelas se atraen o repelen según el sentido de la corriente.
Conclusión:
El origen de campo magnético está en la existencia de cargas eléctricas en movimiento.
Toda carga eléctrica en movimiento origina a su alrededor un campo magnético.
Posteriormente, con el descubrimiento de laestructura de los átomos, se explica el magnetismo natural. Es
originado por el movimiento de los electrones alrededor del núcleo. Cada átomo crea su propio campo magnético.
Si conseguimos que la mayoría de los átomos tenga su campo magnético orientado en la misma dirección y sentido,
r
la suma de todos estos pequeños B , producirá un campo apreciable. Esto sucede de forma natural en materialesferromagnéticos (hierro, acero, magnetita).
Las experiencias de Öersted y de otros científicos, como Biot y Savart, nos permiten conocer otra
característica del campo magnético: su dirección y sentido.

r

Dirección de B :

Perpendicular al movimiento de las cargas eléctricas (corriente)
r
Perpendicular al vector r (distancia desde la corriente al punto considerado)

r

r

Sentido de B : Dado porla regla del sacacorchos al girar el sentido de la corriente sobre el vector r .
Algunos ejemplos:

r

Campo B producido por una corriente rectilínea

B=

r

Campo B producido por
una espira de corriente

B=

r

B=µ⋅

Campo B en el interior de un solenoide

µ⋅I
2 ⋅π ⋅ r

µ⋅I
2⋅R

N
⋅I
L

(bobina, conjunto de N espiras):

r

Campo B producido por varias corrientes:

Aplicamos el principio de...