PORTADA

COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE TLAXCALA

 

 

PLANTEL 15

 

 

ELECTROMAGNETISMO

 

 

ROSSENDO JIMENEZ

 

 

LIZBETH IRAIS HERNANDEZ OSORIO

 

 

4º SEMESTRE

 

 

3er PARCIAL

 

 

JUNIO 2013

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El electromagnetismo de Maxwell

 

El electromagnetismo de Maxwell es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza. A mediados del s. XIX, los científicos sabían que los fenómenos eléctricos y magnéticos guardaban relación, pero desconocían cómo ni porqué. Buscaban la respuesta. Algunos como Morse y Marconi supieron ver su importancia para las telecomunicaciones.

Oersted demostró que las corrientes eléctricas producían campos magnéticos. Y Faraday el proceso inverso, es decir, que un campo magnético podía producir corrientes eléctricas. Pero fue el escocés James Clerk Maxwell quien unificó los fenómenos eléctricos y magnéticos en una única fuerza, en 1873.

Maxwell creía que todo el espacio estaba lleno de una sustancia electromagnética invisible, una especie de éter, por el que se expandían las fuerzas. Lo imaginaba como las celdillas de un panal de abejas, y por su interior discurría la energía. Introdujo la idea de campos de energía. La causa de todo magnetismo era un movimiento de carga eléctrica. Las corrientes eléctricas son movimientos de carga eléctrica y, por eso, producen un campo magnético. Cuando dos corrientes eléctricas circulan en el mismo sentido, se atraen. Si circulan en sentido contrario, se repelen.

CONCLUSION

En conclusión podemos decir que el electromagnetismo es la ciencia en cargada del estudio de las manifestaciones del magnetismo y la energía simultáneamente puesto que la corriente eléctrica produce un campo magnético muy parecido al producido por un imán.

Por tanto el estudio del magnetismo tiene sus inicios con Oersted que descubrió la existencia del campo magnético alrededor de la corriente eléctrica ejercida para poder realizar un estudio minucioso de lo que seria el campo magnético debemos aplicar nuestros conocimientos como si se tratara del producido por un imán ya que estos son muy parecidos y con ello podamos determinar el espectro del mismo.

El estudio del magnetismo se remonta a la observación de que “piedras” que se encuentras en la naturaleza y tienen la propiedad de atraer al hierro

Ley de Faraday, Ley de Lenz, Ley de Ampere :

Ley de Faraday:

Los experimentos llevados a cabo por Michael Faraday en Inglaterra en 1831 e independientemente por Joseph Henry en los Estados Unidos en el mismo año, demostraron que una corriente eléctrica podría ser inducida en un circuito por un campo magnético variable. Los resultados de estos experimentos produjeron una muy básica e importante ley de electromagnetismo conocida como ley de inducción de Faraday. Esta ley dice que la magnitud de la fem inducida en un circuito es igual a la razón de cambio de flujo magnético a través del circuito.

Como se verá, la fem inducida puede producirse de varias formas. Por ejemplo, una fem inducida y una corriente inducida pueden producirse en una espira de alambre cerrada cuando el alambre se mueve dentro de un campo magnético. Se describirán tales experimentos junto con un importante número de aplicaciones que hacen uso del fenómeno de inducción electromagnética.

Con el estudio de la ley de Faraday, se completa la introducción a las leyes fundamentales del electromagnetismo. Estas leyes pueden resumirse en un conjunto de cuatro ecuaciones llamadas ecuaciones de Mexwell. Junto con la ley de la fuerza de Lorentz, representan una teoría completa para la descripción de las interacciones de objetos cargados. Las ecuaciones de Maxwell relacionan los campos eléctricos y magnéticos y sus fuentes fundamentales es decir, las cargas eléctricas.

 

 

 

No existe batería en el circuito secundario y la bobina secundaria no está conectada con la bobina primaria. El único propósito de este circuito es detectar cualquier corriente que pueda ser producida por un cambio en el campo magnético.

 

• Ley de Lenz

La dirección de la fem inducida y la corriente inducida pueden ser determinadas de la ley de Lenz, la cual puede ser establecida como sigue:

" La polaridad de la fem inducida es tal que está tiende a producir una corriente que crea un flujo magnético que se opone al cambio en el flujo magnético a través del circuito ".

Es decir, la corriente inducida tiende a mantener el flujo original a través del circuito. La interpretación de este enunciado depende de las circunstancias.

Como se verá, esta ley es una consecuencia de la ley de conservación de la energía.

Como el flujo está hacia dentro del papel, la corriente inducida tiene que circular en dirección de las manecillas del reloj para producir un flujo hacia dentro del papel en el interior del circuito. En ambos caso, la corriente inducida tiende a mantener el flujo original a través del circuito.

 

 

 

 

Ley de Ampere

Un experimento simple realizado por primera vez por Oerted en 1820 demostró claramente el hecho de que un conductor que lleva una corriente produce un campo magnético. En este experimento, varias brújulas se colocan en un plano horizontal cercanas a un alambre largo vertical.

Cuando no existe corriente en el alambre, todas las brújulas apuntan en la misma dirección (que el campo terrestre) como se esperaría. Sin embargo, cuando el alambre lleva una gran corriente estable, las brújulas necesariamente se desviarán en la dirección tangente a un círculo. Estas observaciones demuestran que la dirección B es congruente con la regla de la mano derecha.

 

 

 

 

Fuerza magnética entre conductores

  FUERZA MAGNETICA ENTRE LOS CONDUCTORES:

Como una corriente en un conductor crea su propio campo magnético, es fácil entender que dos conductores que lleven corriente ejercerán fuerzas magnéticas uno sobre el otro. Como se verá, dichas fuerzas pueden ser utilizadas como base para la definición del ampere y del coulomb. Considérese dos alambres largos, rectos y paralelos separados una distancia a y que llevan corriente I1 e I2 en la misma dirección, como se muestra en la figura 5.5. Se puede determinar fácilmente la fuerza sobre uno de los alambres debida al campo magnético producido por el otro alambre.

 

 

 

 

 

Leyes de circuitos magnéticos

Por lo común se cree que el magnetismo de la metería es el resultado del movimiento de los electrones en los átomos de las sustancias. Si esto es cierto, el magnetismo es una propiedad de la carga en movimiento y está estrechamente relacionado con fenómenos eléctricos. De acuerdo con la teoría clásica, los átomos individuales de una sustancia magnética son, de hecho, pequeños imanes con polos norte y sur. La polaridad magnética de los átomos se basa principalmente en el espín de los electrones y se debe sólo parcialmente a sus movimientos orbitales alrededor del núcleo.

Los átomos en un material magnético se agrupan en regiones magnéticas microscópicas llamadas dominios. Se considera que todos los átomos dentro de un dominio están magnéticamente polarizados a lo largo del eje cristalino.

El magnetismo inducido suele ser solo temporal, y cuando el campo se suprime, paulatinamente los dominios se vuelven a desorientar. Si los dominios permanecen alineados en cierto grado después de que el campo ha sido retirado, se dice que el material ha sido magnetizado permanentemente. Se llama retentividad a la capacidad para retener el magnetismo.

 

 

 

CAMPO MAGNETICO

 

 

El campo eléctrico E en un punto del espacio se ha definido como la fuerza por unidad de carga que actúa sobre una carga de prueba colocada en ese punto. Similarmente, el campo gravitacional g en un punto dado del espacio es la fuerza de gravedad por unidad de masa que actúa sobre una masa de prueba.

1. La fuerza magnética es proporcional a la carga q y a la velocidad v de la partícula.

 

2. La magnitud y la dirección de la fuerza magnética dependen de la velocidad de la partícula y de la magnitud y dirección del campo magnético.

 

3. Cuando una partícula se mueve en dirección paralela al vector campo magnético, la fuerza magnética F sobre la carga es cero.

 

F = q v X B

donde la dirección de la fuerza magnética está en la dirección de v X B, la cual por definición del producto vectorial, es perpendicular tanto a v como a B.

TIPOS DE ONDAS ELECTROMAGNETICAS Y SU IMPORTANCIA:

Las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a la velocidad de la luz y transportan energía a través del espacio. La cantidad de energía transportada por una onda electromagnética depende de su frecuencia (o longitud de onda ): entre mayor su frecuencia mayor es la energía:

W = h f, donde W es la energía, h es una constante (la constante de Plank) y f es la frecuencia.

• El plano de oscilación del campo eléctrico (rayas rojas en el diagrama superior) define la dirección de polarización de la onda . Se dice que una fuente de luz produce luz polarizada cuando la radiación emitida viene con el campo eléctrico alineado preferencialmente en una dirección.
  
• Ejemplos de ondas electromagnéticas son:
  

• Las señales de radio y televisión

• Ondas de radio provenientes de la Galaxia

• Microondas generadas en los hornos microondas

• Radiación Infraroja provenientes de cuerpos a temperatura ambiente

• La luz

• La radiación Ultravioleta proveniente del Sol , de la cual la crema antisolar nos proteje la piel

• Los Rayos X usados para tomar radiografías del cuerpo humano

• La radiación Gama producida por nucleos radioactivos

• La única distinción entre las ondas de los ejemplos citados anteriormente es que tienen frecuencias distintas (y por lo tanto la energía que transportan es diferente).