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Que es magnetismo
En física, el magnetismo es un fenómeno por el que los materiales ejercen fuerzas de
atracción o repulsión a otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro y sus
aleaciones que comúnmente se llaman (imanes). Sin embargo todos los materiales son
influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.
También el magnetismo tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno
de los dos componentes de la onda electromagnética, como por ejemplo la luz.
El magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas
fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas magnéticas son producidas por el
movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la
estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. Se le llama así a la propiedad
que tienen los imanes de atraer cuerpos hechos de algunos materiales, como hierro o
níquel, y de ejercer fuerzas sobre cargas eléctricas en movimiento o sobre alambres que
las conducen como corriente eléctrica.
El origen de la palabra magnetismo es el nombre que daban los antiguos griegos a los
imanes, o magnetos, conocidos por ellos. Éstos eran trozos de un mineral, llamado
ahora magnetita, que encontraban en una región del Asia Menor llamada Magnesia.
3. El campo magnético
Una barra imantada o un cable que transporta corriente pueden influir en otros
materiales magnéticos sin tocarlos físicamente porque los objetos magnéticos producen
un ‘ campo magnético’. Los campos magnéticos suelen representarse mediante ‘líneas
de campo magnético’ o ‘líneas de fuerza’. En cualquier punto, la dirección del campo
magnético es igual a la dirección de las líneas de fuerza, y la intensidad del campo es
inversamente proporcional al espacio entre las líneas.
En el caso de una barra imantada, las líneas de fuerza salen de un extremo y se curvan
para llegar al otro extremo; estas líneas pueden considerarse como bucles cerrados, con
una parte del bucle dentro del imán y otra fuera. En los extremos del imán, donde las
líneas de fuerza están más próximas, el campo magnético es más intenso; en los lados
del imán, donde las líneas de fuerza están más separadas, el campo magnético es más
débil. Según su forma y su fuerza magnética, los distintos tipos de imán producen
diferentes esquemas de líneas de fuerza.
La estructura de las líneas de fuerza creadas por un imán o por cualquier objeto que
genere un campo magnético puede visualizarse utilizando una brújula o limaduras de
hierro. Los imanes tienden a orientarse siguiendo las líneas de campo magnético. Por
tanto, una brújula, que es un pequeño imán que puede rotar libremente, se orientará en
la dirección de las líneas. Marcando la dirección que señala la brújula al colocarla en
diferentes puntos alrededor de la fuente del campo magnético, puede deducirse el
esquema de líneas de fuerza.
Igualmente, si se agitan limaduras de hierro sobre una hoja de papel o un plástico por
encima de un objeto que crea un campo magnético, las limaduras se orientan siguiendo
las líneas de fuerza y permiten así visualizar su estructura.
Los campos magnéticos influyen sobre los materiales magnéticos y sobre las partículas
cargadas en movimiento. En términos generales, cuando una partícula cargada se
desplaza a través de un campo magnético, experimenta una fuerza que forma ángulos
rectos con la velocidad de la partícula y con la dirección del campo. Como la fuerza
siempre es perpendicular a la velocidad, las partículas se mueven en trayectorias curvas.
Los campos magnéticos se emplean para controlar las trayectorias de partículas
cargadas en dispositivos como los aceleradores de partículas o los espectró grafos de
masas.
Flujo magnético
El flujo magnético Φ (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).
Flujo magnético por una espira.
Si el campo magnético B es vector paralelo al vector superficie de área S, el flujo Φ que
pasa a través de dicha área es simplemente el producto del valor absoluto de ambos
vectores:
En muchos casos el campo magnético no será normal a la superficie, sino que forma un
ángulo φ con la normal, por lo que podemos generalizar un poco más tomando vectores:
Vectores normales a una superficie dada.
Generalizando aún más, podemos tener en cuenta una superficie irregular atravesada por
un campo magnético heterogéneo. De esta manera, tenemos que considerar cada
diferencial de área:
Se denomina flujo magnético a la cantidad de líneas de fuerza que pasan por un circuito
magnético.
QUE ES PERMEABILIDAD MAGNÉTICA?
Es la facilidad con que una substancia permite el paso de las líneas de fuerza a través de su
masa. En cada substancia magnética la permeabilidad es diferente.
La permeabilidad del hierro ofrece menos oposición que el aire al paso de las líneas de fuerza,
esto permite que puedan construirse con el audífonos, transformadores, etc.
QUE ES RELUCTANCIA?
Es la oposición al paso del magnetismo. La reluctancia es el equivalente de la
resistencia en una corriente eléctrica. Para ser más claros, comparemos los puntos
semejantes:
En la electricidad
Fuerza Electromotríz o voltaje(F.E.M)
Corriente
Resistencia
En el magnetismo
El campo magnético
Corriente magnética o líneas de fuerza
Reluctancia
En la parte izquierda de la figura que antecede, vemos un ejemplode reluctancia alta, La
reluctancia alta se debe a que la separación de los polos del imán es considerable y el
aire que separa los polos ofrece considerable oposición al múmero de líneas de fuerza (
Flux magnético).
En la siguiente figura, la distancia entre los polos se ha acortado con una
armadura(Término que se aplica a cualquier pieza de hierro o acero que complete un
circuito magnético) de hierro, como se dijo anteriormente la permeabilidad del hierro es
mayor que la del aire, en otras palabras tiene menor reluctancia que el aire, dando como
resultado que a las líneas de fuerza magnética se les facilite pasar. Es de suponer que si
la armadura toca los polos den imán, las líneas de fuerza magnética circularán casi en su
totalidad a través de esta, resultando con esto que no exista campo magnético externo.
Lo anteriormente expuesto es útil cuando se quiere conservar el magnetismo de un imán
permanente, motivo por el cual estos siempre vienen provistos de una armadura de
hierro dulce. No es esta la única función de la armadura, como puede verse en la figura
central del gráfico, está en el centro de los polos del imán, sin tocarlos, con esto las
líneas de fuerza magnética pasarán en un número mayor.
En realidad, no existe ninguna substancia que evite que las líneas de fuerza se extiendan
entre los polos del imán, como en el caso de la corriente eléctrica, los aisladores, que sí
evitan el paso de esta.
Pero, si lo que deseamos es evitar la salida de las líneas de fuerza de un imán, o el
acdeso de campos magnéticos a determinado aparato, se utiliza una caja de hierro(ver la
figura de la derecha del gráfico).