Explorando el Magnetismo: Ley de Gauss, Ecuaciones de Maxwell y Materiales Magnéticos
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Ley de Gauss para el Magnetismo
Definimos flujo magnético como el número de líneas de campo magnético que atraviesan una superficie. Si nos fijamos, son líneas cerradas que salen del polo norte y entran por el sur de la fuente que genera el campo magnético. Toda línea que entra en una superficie cerrada debe salir de nuevo para converger, por ello “el flujo magnético neto a través de una superficie cerrada es siempre nulo”. Esta ley constituye la segunda ecuación de Maxwell.
Ecuaciones de Maxwell
Las ecuaciones de Maxwell son cuatro ecuaciones que resumen y unifican las leyes experimentales de la electricidad y el magnetismo. Maxwell las propuso como conjunto y con éste unifica por primera vez los campos en uno: el campo electromagnético. Con las cuatro se puede explicar cualquier fenómeno del electromagnetismo:
- Primera: Ley de Gauss
- Segunda: Ley de Gauss para el magnetismo
- Tercera: Ley de Faraday-Lenz
- Cuarta: Ley de Ampère generalizada
Selector de Velocidades
Es un dispositivo similar a un condensador en el que dos o más placas conductoras con cargas opuestas y con una de sus dimensiones alargada se encuentra en el seno de un campo magnético constante y perpendicular al campo eléctrico generado por las placas.
Fuerza Ejercida sobre Partícula Móvil
La existencia de un campo magnético es demostrable ya que la carga que se mueve en el seno de un campo B experimenta una fuerza proporcional a la carga y velocidad, y es perpendicular a la v y a la dirección del campo magnético. Como F es perpendicular a V sólo producirá aceleración centrípeta. Como no habrá aceleración tangencial, resultará un movimiento rectilíneo uniforme, por lo que podemos calcular el periodo y frecuencia del ciclotrón.
Autoinducción
Si el circuito está conectado a una batería, ésta aplica una fem al circuito, que dará lugar a una circulación de corriente eléctrica con una I, que producirá un campo magnético. Si la corriente es variable en el tiempo, se generará una fem que se opondrá al cambio producido. A esto lo llamamos autoinducción.
Materiales Paramagnéticos
El paramagnetismo se presenta en materiales cuyos átomos presentan momentos magnéticos permanentes que actúan entre sí de forma débil. Dan lugar a una susceptibilidad magnética positiva y muy débil (de orden 10-5). La imantación del material será positiva y llevará la misma dirección y sentido que el campo externo.
Materiales Diamagnéticos
Los campos magnéticos inducen dipolos que se oponen a dicho campo magnético. Sus átomos carecen de momento magnético permanente, por lo que el dipolo magnético será inducido por el campo magnético externo. Susceptibilidad magnética de orden 10-9.
Materiales Ferromagnéticos
Sus momentos magnéticos permanentes interaccionan fuertemente entre sí. Esto hace que haya pequeñas regiones del espacio en las que los dipolos están alineados en ausencia de campo externo, son los dominios magnéticos. La susceptibilidad magnética es positiva y de orden 10-2.