Fundamentos del Campo Magnético: Leyes, Comportamiento y Clasificación de Materiales
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El Campo Magnético: Definición y Fundamentos
El campo magnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica puntual de valor q que se desplaza a una velocidad (v), sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo. Esta fuerza se relaciona con la inducción magnética o densidad de flujo magnético (B).
Comportamiento de las Líneas de Campo Magnético
Las líneas de campo magnético permiten estimar de forma aproximada el campo magnético existente en un punto dado, tomando en cuenta las siguientes características:
- Las líneas de campo magnético son siempre lazos cerrados que van de norte a sur por fuera del imán y de sur a norte por dentro del imán.
- Los lazos magnéticos nunca se entrecruzan.
- Las líneas magnéticas de imanes diferentes se atraen y se repelen entre sí: Las líneas del mismo sentido se atraen y las de sentido opuesto se repelen.
Leyes Fundamentales del Electromagnetismo
Ley de Biot-Savart
La Ley de Biot-Savart establece que la densidad de flujo magnético infinitesimal permite calcular el valor total del campo magnético asociado a una corriente eléctrica que fluye por un circuito. Esto se logra a partir de una simple operación de suma de los elementos infinitesimales de corriente. Matemáticamente, esta suma se expresa como una integral extendida a todo el circuito C.
Ley de Ampere
La Ley de Ampere se emplea para el cálculo de los campos magnéticos en circuitos específicos. Esta ley relaciona la intensidad de una corriente eléctrica con el campo magnético que esta produce. Se utiliza frecuentemente en conductores considerados teóricamente de longitud infinita, por ejemplo, para calcular el campo alrededor de un conductor rectilíneo.
Ley de Faraday de la Inducción Electromagnética
Faraday observó que la intensidad de la corriente inducida es mayor cuanto más rápidamente cambie el número de líneas de fuerza (flujo) que atraviesan el circuito. (Por ejemplo, cuanto mayor es la velocidad del imán o de la bobina, mayor es la intensidad de la corriente que se crea en esta última). Este hecho experimental se refleja en la ley que se enuncia:
La fuerza electromotriz (e) inducida en un circuito es directamente proporcional a la velocidad con que cambia el flujo magnético que atraviesa el circuito.
Clasificación de Materiales Magnéticos
Materiales Ferromagnéticos
El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce el ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra en la misma dirección y sentido.
Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferromagnética es la que provoca que los momentos magnéticos tiendan a disponerse uniformemente. Estos materiales pueden ser magnetizados permanentemente por la aplicación de un campo magnético externo (ya sea un imán natural o un electroimán).
Ejemplos principales incluyen el hierro, el níquel, el cobalto y sus aleaciones.
Materiales Diamagnéticos
En electromagnetismo, el diamagnetismo es una propiedad de los materiales que consiste en ser repelidos por los imanes. Es lo opuesto a los materiales ferromagnéticos, que son atraídos.
Este fenómeno fue descubierto y nombrado por primera vez en septiembre de 1845 por Michael Faraday, quien observó que un trozo de bismuto era repelido por un polo de un imán. Esto indica que el campo externo induce un dipolo magnético en el material de sentido opuesto.
Los materiales diamagnéticos no son atraídos, son repelidos y no se convierten en imanes permanentes.