Magnetismo

Magnetismo
El magnetismo estudia las propiedades que caracterizan a los imanes, también se

dice que el magnetismo es la propiedad que posee un cuerpo cuando crea a su
alrededor un campo magnético, que puede afectar mediante fuerzas magnéticas a
otros imanes y a metales como hierro, acero, cobalto, platino, níquel.
Magnetismo en la vida diaria
En términos de aplicación, el magnetismo es uno de los campos más importantes
en la física. El magnetismo es esencial en la tecnología moderna como medio del
almacenamiento de datos en cintas y discos magnéticos, así como en equipos de
grabación y video, en la medicina en el uso de la resonancia magnética nuclear. El
magnetismo también es esencial en la generación de la electricidad, en el
funcionamiento de los motores eléctricos, en las comunicaciones, para levantar
chatarra, etc.
Imanes
Un imán es un material que, de forma natural o artificial, tiene la propiedad de atraer
a elementos que contienen hierro; también puede atraer al níquel y al cobalto, pero
con menor fuerza.
Polos magnéticos
En los imanes podemos observar que la propiedad de atraer el hierro u otros
metales no radica con igual intensidad en todo el cuerpo del imán, sino
principalmente en pequeñas porciones de sus extremos en donde atraen dichos
materiales. A estas regiones se les llama polos magnéticos.
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 (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.
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.
Las fuerzas magnéticas que se observan en la
superficie de la Tierra actúan como si fueran
producidas por un gigantesco imán cuyos polos se
encuentran situados cerca de los polos geográficos,
aunque no coinciden con ellos.
El polo norte magnético de la Tierra se llama así
porque atrae el extremo norte de los dipolos
magnéticos que utilizamos como brújulas. Pero como
el extremo norte de la brújula es atraído por éste, el
polo norte de la Tierra es en realidad un polo sur magnético.
Inducción magnética
Si sujetamos 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 corriente 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.
Electromagnetismo
El electromagnetismo es la parte de la Física que se encarga estudiar al conjunto
de fenómenos que resulta de la acción mutua de la electricidad y el magnetismo.
Campo magnético
El campo magnético es la región del espacio en la cual un imán ejerce su acción
sobre otro imán o un material magnético.
La cantidad física asociada con el magnetismo que crea un campo eléctrico es un
flujo magnético y se define de la misma forma que el flujo eléctrico es decir (las
líneas del campo eléctrico dibujadas a través de la unidad de área son directamente
proporcional a la intensidad del campo eléctrico). El flujo magnético ΦB, es el
número de líneas de campo magnético que pasa a través de una unidad de área
perpendicular, en esa región. A esta razón se le llama densidad de flujo magnético
o inducción magnética.
La densidad del flujo magnético se representa matemáticamente por:
Si el flujo magnético no penetra perpendicularmente un área, sino que ingresa con
cierto ángulo, la ecuación se modifica y queda de la siguiente manera:
Donde teta (θ)) es el ángulo entre B y la normal (perpendicular).
Algunos ejemplos en los que se calcula la densidad del flujo magnético:

Campo magnético producido por una corriente eléctrica
Cuando una corriente eléctrica pequeña circula a través de
un conductor recto y largo como el que se muestra en la
figura, se origina un campo magnético débil a su alrededor,
pero si se aumenta la corriente eléctrica por el conductor, el
campo que se genera se incrementa lo suficiente como para
ser detectado por las limaduras de hierro o cualquier otro
material magnético que se coloque en la superficie formando círculos concéntricos
con el alambre.
La inducción magnética o densidad de flujo magnético de un punto perpendicular
recto se encuentra con la expresión matemática:
La permeabilidad magnética relativa se refiere a la capacidad de un material para

atraer y conducir líneas magnéticas de flujo. Cuanto más conductivo sea un material
a los campos magnéticos, tanto mayor será su permeabilidad.
Ejemplo: Un conductor rectilíneo lleva una corriente eléctrica de 10 A, si el conductor

se encuentra en el aire, determina la magnitud del flujo magnético a 5 cm del
conductor. Determina la magnitud de la densidad de flujo magnético.
Campo magnético en el centro de una espira
Una espira es un conductor de alambre
delgado en forma de línea cerrada, que
puede ser circular, cuadrada, rectángular,
etc., y si por la espira se hace pasar corriente
eléctrica el espectro del campo magnético
creado por la espira está formada por líneas
cerradas y una línea recta que es el eje
central del círculo, seguido por la corriente
como se muestra en la figura.
Para calcular el valor de la inducción magnética en el centro de la espira se usa la
expresión matemática siguiente:
Cuando se tiene más de una espira la expresión para calcular el valor de la

inducción magnética en su centro es:
La dirección de la densidad del flujo magnético B es perpendicular al plano de la

espira.
Ejemplo: Un conductor rectilíneo lleva una corriente eléctrica de 10 A, si el conductor
se encuentra en el aire, determina la magnitud de la densidad del flujo magnético a
5 cm del conductor.
Campo magnético para un solenoide o bobina

Un conductor enrollado en forma circular es llamado solenoide o bobina y se
comporta como un imán. Se puede fabricar un solenoide haciendo pasar una
corriente eléctrica por un alambre conductor perfectamente aislado, enrollando
alrededor de un cilindro, que puede ser de vidrio, porcelana, cartón, hierro, etc.
Un conductor enrollado en forma circular es llamado solenoide o bobina y se
comporta como un imán. Se puede fabricar un solenoide haciendo pasar una
corriente eléctrica por un alambre conductor perfectamente aislado, enrollando
alrededor de un cilindro, que puede ser de vidrio, porcelana, cartón, hierro, etc
El valor de la densidad del flujo magnético en el interior del solenoide se obtiene a

partir de la siguiente expresión matemática:
Y en función del número de espirales:

Ejemplo: Un solenoide tiene una longitud de 20 cm y está cubierto por 400 espiras
de alambre. Si la intensidad de la corriente eléctrica es de 4 A, calcula la densidad
del flujo magnético.
Problemas a realizar en clase:
1. Por una espira de 0.5 m2 de área circula una corriente de 5 A. Calcula la

densidad de flujo magnético B considerando que la espira considera la
permeabilidad del medio es la del aire.
2. Calcula la inducción magnética en un solenoide de 500 espiras y 50 cm de

longitud, cuyo núcleo es de hierro fundido con μ = 4π × 10−7 Tm/A y en el
que se hace circular una corriente de 5 A
3. ¿Cuál es la densidad del flujo magnético en el aire en un punto localizado a

5 cm de un alambre largo que conduce una corriente eléctrica de 10 A?

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El magnetismo estudia las propiedades que caracterizan a los imanes, también se

Donde teta (θ)) es el ángulo entre B y la normal (perpendicular).

Algunos ejemplos en los que se calcula la densidad del flujo magnético:

La permeabilidad magnética relativa se refiere a la capacidad de un material para

Ejemplo: Un conductor rectilíneo lleva una corriente eléctrica de 10 A, si el conductor

Cuando se tiene más de una espira la expresión para calcular el valor de la

La dirección de la densidad del flujo magnético B es perpendicular al plano de la

Campo magnético para un solenoide o bobina

El valor de la densidad del flujo magnético en el interior del solenoide se obtiene a

Y en función del número de espirales:

Problemas a realizar en clase:

1. Por una espira de 0.5 m2 de área circula una corriente de 5 A. Calcula la

2. Calcula la inducción magnética en un solenoide de 500 espiras y 50 cm de

3. ¿Cuál es la densidad del flujo magnético en el aire en un punto localizado a

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