Fuerza magnética entre dos conductores paralelos

A continuación explicaremos dicho tema y sus diversas aplicaciones.

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Como una corriente en un conductor crea su propio campo magnético, es fácil entender que los conductores que lleven corriente ejercerán fuerzas magnéticas uno sobre el otro. Como se vera, dichas fuerzas pueden ser utilizadas como base para la definición del Ampére y del Coulomb.
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Esto se puede escribir en términos de la fuerza por unidad de longitud como:
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Campo magnético de una espira de corriente

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La fuerza del campo magnético establecido por una pieza de alambre que conduce una corriente puede aumentar en un lugar específico si el alambre tiene la forma de espira. Se puede entender mejor esta afirmación si se considera el efecto de varios segmentos pequeños de la espira de corriente. El pequeño segmento en la parte superior de la espira representado por ▲x1, produce en el centro de la espira un campo magnético B1, dirigido hacia afuera de la página.
La dirección de B se puede verificar mediante la regla de la mano derecha para un alambre recto y largo. Imagine que sostiene el alambre con su mano derecha, apuntando con su pulgar en la direccion de la corriente. Al rodearlo sus dedos siguen una curva en la direccion de B.

Aplicaciones

La rueda de Barlow:
La rueda de Barlow es un disco de cobre que está situada entre los polos de un imán y cuyo borde está en contacto con un pequeño depósito de mercurio. Se conecta una batería entre el eje de la rueda y el depósito de mercurio y se observa que la rueda empieza a girar alcanzando una velocidad angular límite constante.

Referencias electrónicas:

http://cmagnetico.blogspot.pe/2009/06/fuerza-magnetica-entre-dos-conductores.html

Robin Emmanuel Maldonado Huaylinos

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Fuerza Magnética

La física es uno de los grandes pilares de las ciencias, fundamental para el conocimiento y entendimiento de todo lo que nos rodea, así como también una de las ciencias duras y más antiguas de la historia. Dentro de esta ciencia, antiguamente se consideraban 4 fuerzas fundamentales: tierra, aire, agua y fuego, pero mucho tiempo ya paso y mucho se ha avanzado en la materia, por lo que ahora son otras las que se consideran como fundamentales. Las cuatro fuerzas fundamentales ahora son: la fuerza de gravedad, la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte. Por lo que en esta oportunidad hablaremos de la fuerza magnética que es consecuencia de la fuerza electromagnética. (Khan, 2017, p.02)

En los siguientes párrafos se hablara  de la fuerza magnética sobre una partícula y un conductor, se explicara cuales deberán ser los principios por el cual debe existir una fuerza magnética y, además se detallara cómo encontrar el sentido de esta fuerza.

La fuerza magnética sobre una partícula existirá si está se mueve sumergida en un campo magnético, como consecuencia de la interacción de los campos magnéticos. En otras palabras “toda partícula electrizada móvil que se mueva sumergido en un campo magnético en forma no paralela a las líneas de inducción experimentara una fuerza magnética”. La fuerza magnética es siempre perpendicular al plano que forman v y B (su sentido, dado por la regla de la mano derecha). (Masot, 2017, p.10)

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Sin embargo, la fuerza magnética sobre un conductor existirá para todo conductor que transporta la corriente eléctrica, sumergido en un campo magnético en forma no paralela a las líneas de inducción como consecuencia de la interacción de su campo magnético asociado a él y el campo magnético exterior (B). (Masot, 2017, p.32)

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En resumen se pudo entender de forma práctica la participación  de la fuerza magnética, el primero en una partícula móvil y el segundo en un conductor que transporta corriente eléctrica ,ambos sumergidos en un campo magnético exterior(B).Y lo importante que es  entenderlos  ya que son los indispensables para realizar la parte cuantitativa. Además se pudo conocer  que la fuerza magnética es consecuencia de la fuerza electromagnética, una de  las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza.

Referencia Bibliográfica:

https:es.khanacademy.org/science/physics/magnetic-forces-and-magnetic-fields/magnets-magnetic/a/what-is-magnetic-force

Arturo Muñoz Laime

 

Campos Magnético

Se vio en la naturaleza tipos de interacciones y el hombre hace más de 2000 años observó que existían algunos minerales que tenían la propiedad de ser pequeños trozos de hierro. Esta propiedad física no estaba relacionada con la interacción gravitatoria y, aparentemente, tampoco estaba relacionada con la interacción eléctrica. Se le dio el nombre de magnetismo, un cuerpo magnetizado se conoce como imán. De hecho, la misma Tierra es un imán inmenso. (Serway-Jewett, 2009, p.810)

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En los siguientes párrafos se hablara del magnetismo, de la interacción del campo magnético y de su relación con la corriente eléctrica.

Pero: ¿Qué debemos de entender por magnetismo?                                                                   El magnetismo es la propiedad que tienen los imanes (magnetita-Fe3O4). Todo imán presenta dos puntos en donde se manifiesta con mayor intensidad el magnetismo, estos puntos son denominados polo norte (N) y polo sur (S) debido que al suspender una aguja magnética de su centro de gravedad, el Norte se orienta al polo norte geográfico de la tierra, mientras que el Sur lo hace hacia el polo sur geográfico de la tierra. (Acosta, 2008, p.1807)       

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¿Cómo se da esta interacción si no hay contacto entre ellos?
Se debe de entender que todo imán tiene asociado hacia su alrededor un campo, el cual es el responsable de las interacciones magnéticas, y este es representado gráficamente mediante líneas de inducción, quienes son salientes del polo Norte magnético e ingresantes al polo Sur magnético. Por lo tanto la interacción magnética es producto de la interacción de los campos magnéticos de tal manera que los polos de nombres diferentes se atraen y de un mismo nombre se repelen. (Acosta, 2008, p.1809)

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¿Solo los imanes gozan del magnetismo?                                                                                    No, pues en 1820 Hans C. Oersted descubre que al paso de la corriente eléctrica a través de un conductor, a su alrededor se establece un campo magnético, es decir, todo conductor que transporta corriente eléctrica se comporta como imán.   

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De las figuras, al hacer circular corriente eléctrica por el conductor, la aguja magnética logra desviarse 90°.
¿Cómo es posible esto?                                                                                                                   Esto es posible debido a que al paso de la corriente eléctrica por el conductor se establece un campo magnético asociado a él, el cual, al actuar la corriente con la aguja magnética esta última se desvía experimentando una fuerza magnética.(Acosta,2008,p.1811)

En conclusión, como la corriente eléctrica tiene asociado a su alrededor un campo magnético y la corriente eléctrica es el movimiento orientado por los portadores de carga, entonces toda partícula electrizada móvil tendrá asociado a su alrededor un campo magnético. En reposo esta partícula ya tiene un campo eléctrico, entonces en movimiento tendrá un campo magnético. Por ultimo cabe de mencionar que estos conceptos mencionados párrafos anteriores, son los indispensables y básicos  para entender toda esta parte de la física (el electromagnetismo).

Referencias Bibliograficas:
http://latinoamerica.cengage.com/ls/fisica-para-ciencias-e-ingenieria-volumen-2-3/

Arturo Muñoz Laime

Campo magnético de un solenoide

¿Qué es un campo magnético y como se crea ?
Toda corriente eléctrica crea un campo magnético, sus características dependen de la forma del conductor y la intensidad de la corriente que lo atraviesa. Así, un conductor rectilíneo crea un campo magnético cuyas líneas de fuerza son circunferencias con centro en la espira cuya inducción magnética, en un punto situado a una distancia d del mismo, viene dada por la fórmula:
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Entre los diferentes diseños de conductores, el más importante, bajo el punto de vista de la generación de los campos magnéticos es el llamado Solenoide. Un solenoide es un conductor enrollado en el espiral de de forma que las espiras se encuentren muy próximas. Cuando un solenoide es atravesado por una corriente, se crea un campo magnético, uniforme en el interior, pero no en las proximidades de sus extremos; la inducción magnética es la misma en todos los puntos.

Cuando el solenoide tiene la forma de un cilindro muy largo, el campo magnético en el interior del mismo es prácticamente uniforme lejos de sus extremos, paralelo al eje del solenoide y proporcional a la intensidad de la corriente eléctrica que recorre el solenoide, así como al número de espiras de la bobina. viniendo determinada por la fórmula:
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Como se puede observar en la figura, el sentido de las líneas de fuerza en el interior del solenoide es el del avance de un saca corchos que gira en sentido de la corriente. Hay que hacer observar que al ser atravesado por una corriente, un solenoide se convierte en un imán, cuyos polos norte y sur son los extremos por donde salen y entran, respectivamente, las líneas de fuerza.

En la experiencia se mide el campo magnético dentro de un solenoide y comparamos este con el campo magnético teórico basándonos en el valor de la intensidad de corriente a través del solenoide. Al mover el sensor de campo magnético dentro del solenoide se puede detectar la intensidad de B en función del tiempo, veamos la gráfica:
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Aplicaciones

Motor solenoide:
A través del hilo conductor del solenoide circula la corriente y se genera el campo: mientras más extensa sea la bobina, más uniforme resulta el campo en su interior. De acuerdo al núcleo, el solenoide puede actuar como electroimán.

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Referencias electrónicas:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/magnetico/solenoide/solenoide.html
http://neptronik.com/b-solenoide/
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/solenoid.html

Robin Emmanuel Maldonado Huaylinos

Inducción electromagnética entre dos bobinas

¿Qué es la inducción electromagnética? ¿En qué leyes se basa? ¿Qué usos puede tener?, lo responderemos a continuación.

Inducción electromagnética

Cuando movemos un imán permanente por el interior de las espiras de una bobina solenoide (A), formada por espiras de alambre de cobre, se genera de inmediato una fuerza electromotriz (FEM), es decir, aparece una corriente eléctrica fluyendo por las espiras de la bobina, producida por la “inducción magnética” del imán en movimiento.

Si al circuito de esa bobina (A) le conectamos una segunda bobina (B) a modo de carga eléctrica, la corriente al circular por esta otra bobina crea a su alrededor un “campo electromagnético”, capaz de inducir, a su vez, corriente eléctrica en una tercera bobina.

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Leyes basadas

Ley de Faraday:
La ley de Faraday establece que: “La fuerza electromotriz inducida (f.e.m,), ε, en una espira cerrada viene dada por la derivada, cambiada de signo, del flujo magnético a través de la espira con respecto al tiempo”.

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Ley de Lorentz:
Una carga eléctrica en movimiento dentro de un campo magnético sufre una fuerza.
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Ley de Laplace:
Para un conductor definido
Ley de laplace

Ley de Bio-Savart:
Jean Baptiste Biot (1774-1862) y Félix Savart (1791-1841) establecierón poco después de que Oersted (1777-1851) divulgara su experiencia, que al igual que una carga origina un campo eléctrico o una masa un campo gravitatorio, un elemento de corriente genera un campo magnético. Un elemento de corriente es la intensidad que fluye por una porción tangente al hilo conductor de longitud infinitesimal y cuyo sentido es el de la corriente eléctrica (dl→). Su expresión viene dada por I·dl→
LEY DE BIO SAVART

Aplicaciones más comunes

El principio de funcionamiento de una bobina electromagnética es el siguiente: al circular por ella una corriente eléctrica se genera a su alrededor un campo magnético. Y la inversa: si hacemos que un campo magnético se mueva a través de la bobina se genera en ella una tensión eléctrica. Bajo estos dos efectos las aplicaciones son múltiples:

Electroválvula:
Una bobina de tipo solenoide abre o cierra mediante atracción magnética una válvula que controla el paso de un fluido. Típicamente la válvula se mantiene cerrada por la acción de un muelle, al aplicar corriente al solenoide la abre venciendo la fuerza del muelle y dejando pasar el fluido.
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Motor eléctrico / Generador:
Mediante campos magnéticos generados por bobinas se transforma energía eléctrica en movimiento rotatorio de un eje. Y a la inversa, el movimiento rotatorio de un eje genera energía eléctrica en las bobinas al hacer pasar un campo magnético a través de las mismas.
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Interruptor Diferencial:
Dos bobinas colocadas en serie producen un campo magnético opuesto, si la corriente que circula por las bobinas no es igual (lo cual detecta una fuga de corriente en el circuito) las fuerzas se descompensan y se abre el interruptor.
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Referencias electrónicas:

http://www.scielo.br/pdf/rbef/v37n1/0102-4744-rbef-37-01-1313.pdf

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_induc_elecmagnetica/ke_induc_elecmagnetica_1.htm

http://www.elementosmagneticos.com/Aplicaciones-de-las-bobinas

Robin Emmanuel Maldonado Huaylinos

 

 

Corriente de Foucault

¿Qué es la corriente de Foucault?¿Quien es Léon Foucault?¿Qué usos o aplicaciones se le da?, estas preguntas son las necesario para entender este tema.

Según EcuRed(2011):”Son las corrientes inducidas en el cuerpo conductor por la variación en el flujo magnético. El resultado es la aparición de una f.e.m. que hace circular una corriente en el material conductor”(párr. 1).

Léon Foucault fue un físico francés, el cual, se le atribuye el descubrimiento de la corriente de Foucault. De acuerdo con EcuRed(2011):”Foucault construyó un dispositivo que utiliza un disco de cobre se mueven en un campo magnético fuerte para demostrar que las corrientes de Foucault (campos magnéticos) se generan cuando un material se mueve dentro de un campo magnético aplicado”(párr. 3)

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Posteriormente a esto ocurrieron muchos avances por parte de David Hughes y Friedrich Förster.

Unas de las aplicaciones que se le daba a corriente de foucault es en los detectores portátiles de defectos, los cuales, permiten inspeccionar piezas metálicas y realizar detecciones altamente confiables de los defectos superficiales y cerca de la superficie.
Otro uso que se le da es en los separadores de metales no Férricos, ya que conseguía separar los metales no férricos del resto de materiales gracias a su estudiado conjunto magnético denominado tambor inductor, que gira a alta velocidad.

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En conclusión, pudimos observar que la corriente de foucault es bastante útil en la industria de metales, gracias a sus diversas aplicaciones que se le puede dar en los metales.

Referencias Electrónicas:
https://www.ecured.cu/Corriente_de_Foucault

Luis Renzo Fernández Loayza

 

Ondas Electromagnéticas

¿Qué es la luz?¿Qué son las ondas electromagnéticas?¿Como se generan las ondas electromagnéticas? Son alguna de las preguntas que resolveremos a continuación:

Según Young(2009), durante siglos los seres humanos se han hecho esta pregunta , no hubo respuesta hasta que la electricidad y el magnetismo se unificaron, descrita por la ecuación de Maxwell. Estas ecuaciones muestran que un campo magnético variable en el tiempo actúa como fuente de campo eléctrico. Estos campos se sostienen uno al otro y forman una escala electromagnética que se propagan a través del espacio(p. 1029).
Estas ondas transportan tanto energía como cantidad de movimiento. Maxwell demostró en 1865 que una perturbación electromagnética debe propagarse en el espacio libre con una rapidez igual al de la luz, por lo que era probable que la naturaleza de la ondas de luz fuera electromagnética. Al mismo tiempo descubrió que los principios básicos del electromagnetismo se podían expresar en las ecuaciones de maxwell que se basa en que toda carga acelerada irradia energía electromagnética.

Es la perturbación simultánea de los campos eléctricos y magnéticos existentes en una misma región (James C. Maxwell fue quien descubrió las ondas electromagnéticas). Las ondas originadas por los campos eléctricos y magnéticos son de carácter transversal, encontrándose en fase, pero estando las vibraciones accionadas en planos perpendiculares entre sí. Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía.
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El físico alemán Heinrich Hertz generó por primera vez ondas electromagnéticas, como fuentes de ondas Hertz utilizo cargas oscilantes y detecto las ondas electromagnéticas resultantes en todos los circuitos sincronizados a la misma frecuencia. Una vez que determino la frecuencia de resonancia del circuito encontró la rapidez de las ondas, y estableció que era igual a la rapidez de la luz comprobando la teoría de Maxwell.

Se concluye que la luz es una forma de onda gracias a que Hertz demostró de manera experimental que una partícula acelerada tenia una velocidad igual al de la luz la cual genera ondas,gracias ha ese experimento años mas tarde Marconi las uso para comunicarnos.

Referencias Bibliográficas:

https://www.u-cursos.cl/usuario/42103e5ee2ce7442a3921d69b0200c93/mi_blog/r/Fisica_
General_-_Fisica_Universitaria_Vol_2__ed_12%28Sears-Zemansky%29.pdf

Rossmery Oyola Chávez