lunes, 24 de enero de 2011

 MAGNETISMO


Desde el siglo VI a. C. ya se conocía que el óxido ferroso-férrico, al que los antiguos
llamaron magnetita, poseía la propiedad de atraer partículas de hierro. Hoy en día la
magnetita se conoce como imán natural y a la propiedad que tiene de atraer los metales
se le denomina “magnetismo”.

Los chinos fueron los primeros en descubrir que cuando se le permitía a un trozo de
magnetita girar libremente, ésta señalaba siempre a una misma dirección; sin embargo,
hasta mucho tiempo después esa característica no se aprovechó como medio de
orientación. Los primeros que le dieron uso práctico a la magnetita en función de
brújula para orientarse durante la navegación fueron los árabes.
 
Como todos sabemos, la Tierra constituye un gigantesco imán natural; por tanto, la
magnetita o cualquier otro tipo de imán o elemento magnético que gire libremente s
obre un plano paralelo a su superficie, tal como lo hace una brújula, apuntará
siempre al polo norte magnético. Como aclaración hay que diferenciar el polo
norte magnético de la Tierra del Polo Norte geográfico. El Polo Norte
geográfico es el punto donde coinciden todos los meridianos que dividen la Tierra,
al igual que ocurre con el Polo Sur.

Sin embargo, el polo norte magnético se encuentra situado a 1 200 kilómetos
de distancia del norte geográfico, en las coordenadas 78º  50´ N (latitud Norte)
y 104º 40´ W (longitud Oeste), aproximadamente sobre la isla Amund Ringness, l
ugar hacia donde apunta siempre la aguja de la brújula y no hacia el norte geográfico
, como algunas personas erróneamente creen.
Principios sobre electromagnetismo:



IMANES PERMANENTES

Cualquier tipo de imán, ya sea natural o artificial, posee dos polos perfectamente diferenciados: uno denominado polo norte y el otro denominado polo sur.






Todos los imanes tienen dos polos: uno norte (N) y otro sur (S).


Una de las características principales que distingue a los imanes es la fuerza de atracción o repulsión que ejercen sobre otros metales las líneas magnéticas que se forman entre sus polos.

Cuando enfrentamos dos o más imanes independientes y acercamos cada uno de ellos por sus extremos, si los polos que se enfrentan tienen diferente polaridad se atraen (por ejemplo, polo norte con polo sur), pero si las polaridades son las mismas  (polo norte con norte, o polo sur con sur), se rechazan.




 

Si enfrentamos dos imanes con polos diferentes se atraen, mientras que si los polos enfrentados son iguales, se repelen.

Cuando aproximamos los polos de dos imanes, de inmediato se establecen un determinado número de líneas de fuerza magnéticas de atracción o de repulsión, que actúan directamente sobre los polos enfrentados.

Las líneas de fuerza de atracción o repulsión que se establecen entre esos polos son invisibles, pero su existencia se puede comprobar visualmente si espolvoreamos limallas de hierro sobre un papel o cartulina y la colocamos encima de uno o más imanes.

INDUCCIÓN MAGNÉTICA

Si cogemos un alambre de cobre o conductor de cobre, ya sea con forro aislante
o sin éste, y lo movemos de un lado a otro entre los polos diferentes de dos imanes,
de forma tal que atraviese y corte sus líneas de fuerza magnéticas, en dicho alambre
se generará por inducción una pequeña fuerza electromotriz (FEM), que es posible
medir con un galvanómetro, instrumento semejante a un voltímetro, que se utiliza
para detectar pequeñas tensiones o voltajes.






Este fenómeno físico, conocido como "inducción magnética" se origina cuando
el conductor corta las líneas de fuerza magnéticas del imán,  lo que provoca que
las cargas eléctricas contenidas en el metal del alambre de cobre (que hasta ese
momento se encontraban en reposo), se pongan en movimiento creando un flujo
 de corriente eléctrica. Es preciso aclarar que el fenómeno de inducción magnética
sólo se produce cada vez que movemos el conductor a través de las líneas de
fuerza magnética. Sin embargo, si mantenemos sin mover el alambre dentro del
campo magnéticos procedente de los polos de los dos imanes, no se inducirá c
orriente alguna.

En esa propiedad de inducir corriente eléctrica cuando se mueve un conductor
dentro de un campo magnético, se basa el principio de funcionamiento de los
generadores de corriente eléctrica.

Ahora bien, si en vez de moverlo colocáramos el mismo conductor de cobre dentro
del campo magnético de los dos imanes y aplicamos una diferencia de potencial,
tensión o voltaje en sus extremos, como una batería, por ejemplo, el campo magnético
que produce la corriente eléctrica alrededor del conductor al circular a través del
mismo, provocará que las líneas de fuerza o campo magnético de los imanes lo
rechacen. De esa forma el conductor se moverá hacia un lado o hacia otro, en
dependencia del sentido de circulación que tenga la corriente, provocando que
rechace el campo magnético y trate de alejarse de su influencia.




Cuando aplicamos una diferencia de potencial, tensión o voltaje a un conductor y lo situamos dentro de las líneas de fuerza de un campo magnético, como el de dos imanes, por ejemplo, éste será rechazado hacia uno u otro lado, en dependencia del sentido de dirección que tenga la corriente que fluye por el conductor.



El campo magnético que se crea alrededor del alambre de cobre o conductor
 cuando fluye  la corriente eléctrica, hace que éste se comporte también como
si fuera un imán y en esa propiedad se basa el principio de funcionamiento de
los motores eléctricos.

En la actualidad la magnetita no se emplea como imán, pues se pueden fabricar
imanes permanentes artificiales de forma industrial a menor costo.


En la actualidad se fabrican imanes permanentes artificiales, para su empleo, por ejemplo, en la fabricación de altavoces para equipos de audio, dinamos para el alumbrado en las bicicletas, pequeños motores para uso en juguetes o en equipos electrónicos, en la junta hermética de la puerta de los frigoríficos y, por supuesto, en la fabricación de brújulas.





Los altavoces de los equipos de sonido emplean, comúnmente, un imán permanente.


ELECTROMAGNETISMO

En 1820 el físico danés Hans Christian Oerted descubrió que entre el magnetismo
y las cargas de la corriente eléctrica que fluye por un conductor existía una
estrecha relación.


Cuando eso ocurre, las cargas eléctricas o electrones que se encuentran en movimiento en esos momentos, originan la aparición de un campo magnético tal a su alrededor, que puede desviar la aguja de una brújula.

Si cogemos un trozo de alambre de cobre desnudo, recubierto con barniz aislante y lo enrollamos en forma de espiral, habremos creado un solenoide con núcleo de aire.



Si a ese solenoide le aplicamos una tensión o voltaje, desde el mismo momento
que la corriente comienza a fluir por las espiras del alambre de cobre, creará un
campo magnético más intenso que el que se origina en el conductor normal de
un circuito eléctrico cualquiera cuando se encuentra extendido, sin formar espiras.



 Bobina solenoide con núcleo de aire construida
con alambre. desnudo de cobre enrollado 
en forma de espiral y protegido con. barniz 
aislante. Si  a  esta  bobina  le  suministramos
  corriente. eléctrica empleando cualquier 
fuente de fuerza electromotriz, como. una 
batería, por ejemplo, el  flujo  de  la  corriente  
que  circulará  a. través de la bobina propiciará 
la aparición de un campo magnético. de cierta 
intensidad a su alrededor.


Después, si a esa misma bobina con núcleo de aire le introducimos un trozo de
metal como el hierro, ese núcleo, ahora metálico, provocará que se intensifique
el campo magnético y actuará como un imán eléctrico (o electroimán), con el que
se podrán atraer diferentes objetos metálicos durante todo el tiempo que la
corriente eléctrica se mantenga circulando por las espiras del enrollado de alambre
de cobre.


Bobina solenoide a la que se le ha introducido un núcleo metálico. como el hierro (Fe). Si comparamos la bobina anterior con núcleo< de aire con la bobina de  esta ilustración, veremos que ahora las< líneas  de  fuerza  magnética  se  encuentran  mucho  más< intensificadas al haberse convertido en un electroimán.


Cuando el flujo de corriente eléctrica que circula a través del enrollado de
cobre cesa, el magnetismo deberá desaparecer de inmediato, así como el efecto
de atracción magnética que ejerce el núcleo de hierro sobre otros metales.
Esto no siempre sucede así, porque depende en gran medida de las características
del metal de hierro que se haya empleado como núcleo del electroimán, pues en
algunos casos queda lo que se denomina "magnetismo remanente" por un tiempo
más o menos prolongado después de haberse interrumpido totalmente el suministro
de corriente eléctrica.


En este enlace podeis encontrar más información:
ELELCTROMAGNETISMO

Y tambien en este video:





Ahora es vuestro turno de crear un electroimán.

Vamos a ver como lo podemos hacer:


 Llevalo a  clase!!

Experimento de Faraday-Henry sobre la interacción de fenómenos eléctricos y magnéticos.




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