Campo Magnetico y Flujo Magnetico

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Campo Magnético y Flujo Magnético Integrantes  Valentina López  Karhen Guerrero  Ingrid Márquez  Oscar Antúnez  Clímaco Pabon  Carmelo Martini  Francisco Niño

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Campo Magnético Un campo magnético es un campo de fuerza creado como consecuencia del movimiento de cargas eléctricas (flujo de la electricidad). La fu e rz a (intensidad o corriente) de un campo magnético se mide en Gauss (G) o Tesla (T).

El Electromagnetismo es la parte de la Física que estudia la relación entre corrientes eléctricas y campos magnéticos.

Los campos mag- Líneas de Campo néticos estáticos Magnético son campos magnéticos que no varían Las líneas de campo con el tiempo magnético son per(frecuencia de 0 Hz). pendiculares a la fuerza magnética sobre una carga móvil.

Se generan por un Forman circuitos ceimán o por el flujo rrados. Con los poconstante de electri- los magnéticos aislacidad, por ejemplo en dos aparentemente los electrodomésti- no existen, no hay cos que utilizan corriente continua (CC), y son distintos de los campos que cambian con el tiempo, como los campos electromagnéticos generados por los electrodomésticos que utilizan corriente alterna (AC) o por los teléfonos móviles, El flujo decrece con la etc. distancia a la fuente que provoca el campo.

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Ley de Gauss Esta ley primordialmente indica que las líneas de los campos magnéticos deben ser cerradas. .

En otras palabras, se dice que sobre una superficie cerrada, al encerrar un dipolo en una superficie cerrada, no sale ni entra flujo magnético por lo tanto, el campo magnético no diverge, no sale de la superficie.

Entonces la divergencia es cero Matemáticamente esto se expresa así:

Donde es la densidad de flujo magnético, también llamada inducción magnética.

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Fuerza de Lorentz Entre las definiciones de campo magnético se encuentra la dada por la fuerza de Lorentz.

Esto sería el efecto generado por una corriente eléctrica o un imán, sobre una región del espacio en la que una carga eléctrica puntual de valor (q), que se desplaza a una velocidad , experimenta los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad (v) como al campo (B).

Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente ecuación.

Donde F es la fuerza magnética, v es la velocidad y B el campo magnético, también llamado inducción magnética y densidad de flujo magnético. El módulo de la fuerza resultante será:

Líneas de campo magnético exteriores a una barra imanada, visualizadas por limaduras de hierro.

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Unidades y Magnitudes Típicas La unidad de B en el SI es el tesla, que equivale a weber por metro cuadrado (Wb/m²) o a voltio segundo por metro cuadrado (V s/ m²); en unidades básicas es kg s−2 A−1.

La unidad de H en el SI es el amperio por metro (A/m) (a veces llamado ampervuelta por metro, (Av/m)).

Su unidad en el sistema de Gauss es el oersted (Oe), que es Su unidad en sis- dimensionaltema de Gauss mente igual al es el gauss (G); Gauss. en unidades básic a s e s −1/2 1/2 −1 cm g s .

La magnitud del campo magnético terrestre en la superficie de la Tierra es alrededor de 0.5G

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Fuentes del Campo Magnético Un campo magnético tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas es una corriente eléctrica de conducción, que da lugar a un campo magnético estático, si es constante. Por otro lado una corriente de desplazamiento origina un campo magnético variante en el tiempo, incluso aunque aquella sea estacionaria.

La relación entre el campo magnético y una corriente eléctrica está dada por la ley de Ampère. El caso más general, que incluye a la corriente de desplazamiento, lo da la ley de Ampère-Maxwell.

asociadas con los electrones en órbitas atómicas.

El campo magnético B se define en función de la fuerza ejercida sobre las cargas móviles en la ley de la fuerza de Lorentz.

Los campos magnéticos son producidos por corrientes eléctricas, las cuales pueden ser corrientes macroscópicas en cables, o corrientes

La interacción del campo magnético con las cargas, nos conduce a numerosas aplicaciones prácticas.

Las fuentes de campos magnéticos son esencialmente de naturaleza dipolar, teniendo un polo norte y un polo sur magnéticos.

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Campo Magnético Producido por una Carga Puntual El campo magnético generado por una única carga en movimien-

Donde  



r es la distancia desde el punto de la carga hasta el punto P (campo)



ur es un vector unitario que va desde el punto hasta el campo.

to Se calcula a partir de la siguiente expresión:

q es la carga creadora del campo v es la velocidad de dicha carga

Constante Internacional

Esta última expresión define un campo vectorial solenoidal, para distribuciones de cargas en movimiento la expresión es diferente, pero puede probarse que el campo magnético sigue siendo un campo solenoidal.

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Campo Magnético Producido por una Distribución de cargas La inexistencia de cargas magnéticas lleva a que el campo magnético es un campo solenoidal lo que lleva a que localmente puede ser derivado de un potencial vector A:

El campo magnético de una distribución de carga viene dado por:

A su vez este potencial vector puede ser relacionado con el vector densidad de corriente mediante la relación: El campo de una carga en movimiento describe circunferencias en torno al movimiento de la carga .

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Inexistencia de cargas magnéticas aisladas Cabe destacar que, a diferencia del campo eléctrico, en el campo magnético no se ha comprobado la e x i s t e n c i a de monopolos magnéticos, sólo dipolos magnéticos, lo que significa que las líneas de campo magnético son cerradas, esto es, el número neto de líneas de campo que entran en una superficie es igual al número de líneas de campo que salen de la misma superficie.

ción de la trayectoria de la carga en movimiento. La dirección de este vector depende del signo de la carga, si la carga es positiva y se mueve hacia la derecha, el vector +qv estará orientado hacia la derecha.

la mano derecha (índice, medio, anular y meñique), desde el primer vector qv hasta el segundo vector Ur, por el camino más corto o, lo que es lo mismo, el camino que forme el ángulo menor entre los dos vectores.

La dirección del campo magnético viene dado por la regla de la mano derecha, siendo las pautas las siguientes: En primer lugar se imagina un vector qv, en la misma direc-

El pulgar extendido No obstante, si la indicará en ese punto carga es negativa y se la dirección del cammueve hacia la dere- po magnético. cha, el vector es -qv va hacia la izquierda; vamos señalando con los cuatro dedos de

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Energía almacenada en campos magnéticos La energía es necesaria para generar un campo magnético, para trabajar contra el campo eléctrico que un campo magnético crea y para cambiar la magnetización de cualquier material dentro del campo magnético.

Para los materiales no-dispersivos, se libera esta misma energía tanto cuando se destruye el campo magnético para poder modelar esta energía, como siendo almacenado en el campo magnético.

Para materiales lineales y no dispersivos (tales que

donde μ es independiente de la frecuencia), la densidad de energía es:

Campo magnético alrededor de un alambre a través del cual fluye corriente eléctrica.

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Flujo Magnético Un flujo magnético es una magnitud escalar, indica la cantidad de líneas de campo magnético que atraviesan una determinada superficie S en el espacio, comúnmente se representa con la letra griega Φ; sus unidades son el weber (Wb) y el maxwell (Mx), en el Sistema Internacional de Unidades y en el Sistema Cegesimal de Unidades, respectivamente.

Calculo del Flujo Magnético Intervienen 3 variables 

El campo magnético, que puede definirse como una región del espacio en la que una carga eléctrica puntual, que se desplaza a una velocidad sufre los efectos de una fuerza perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo B .



La superficie sobre la que actúa dicho campo.



El ángulo que forman las líneas de fuerza del campo y los diferentes elementos de superficie.

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Existen básicamente dos formas de calcular un flujo magnético, una cuando el vector inducción no es uniforme y otra cuando dicho vector si lo es.

Entonces cuando B no es uniforme, el cálculo deberá hacerse siguiendo esta ecuación:

Por otra parte cuando B es uniforme, el cálculo se hará de acuerdo a la siguiente ecuación:

Para poder explicar ambos casos, primero es necesario conocer que un vector de inducción, es el flujo magnético que causa una carga eléctrica en movimiento por cada unidad de área normal a la dirección del flujo y se representa con la letra B.

Donde, Φ es el flujo magnético, B, como ya se dijo, es el vector inducción magnética y ds es una superficie infinitesimal.

Donde, Φ es el flujo magnético, B es el vector inducción magnética, S es el vector superficie, que por convenio es normal a la superficie, y θ es el ángulo que forman B y S.