Principios de Magnetismo

Generalidades

 

- Los campos magnéticos no son centrales (como la gravedad)


- No existen monopolos magnéticos  (siempre hay como mínimo un dipolo)

 

Líneas de campo para un dipolo (los polos Norte y Sur separados por una distancia)
La fuerza es tangencial a las líneas de campo, la intensidad de la fuerza es proporcional a la densidad de líneas.

Cualquier campo magnético requiere del movimiento de una carga eléctrica

   Un circuito de corriente en forma de anillo es equivalente a un dipolo. El campo magnético H a lo largo del eje de un solenoide con n vueltas por el que circula una corriente I es H =nI


  En imanes permanentes el campo es debido al movimiento de electrones en los átomos constituyentes.


                                                       

En coordinadas esféricas el campo debido a un dipolo de momento m es:

Hr = 2m cosq /4p 3
H q= m sin q/4 p3

B es la intensidad del campo debido a corrientes aisladas (en espacio libre). Tambén se le llama Inducción magnética o Densidad de flujo magnético. Una definición apropiada es la siguiente:

Una corriente eléctrica induce una fuerza sobre una carga en movimiento, la fuerza es el producto vectorial de la inducción magnética y la velocidad de la carga (la fuerza de Lorentz).

 Unidades de B?

                          tesla (T) = weber*m2=(Newton/Coulomb)/(m/s) = N/(Am) [SI]

                          gauss (G) = 10-4 T   [cgs]

 Unidades de H?

  oersted (Oe)   [cgs]

 A/m = 4 p * 10-3 oersted [SI]

 

El Uso del Sistema Internacional (SI) de unidades crea cierta confusión en la conversión de unidades, que generalmente resulta por una terminología inadecuada. Existe cuatro unidades fundamentales, el campo magnético H , la inducción magnética B, la magnetización J (más correctamente llamada polarización magnética), y el momento magnético por unidad de volumen M.

  Campo magnético terrestre ~ 0.3-0.6 gauss

  En Geofísica se usa nanotesla nT (10-9 T) = gamma g (10-5 G)

En el sistema cgs   B=H+4 pM . En SI B=µoH + M , donde µo es la permeabilidad en el espacio libre, con un valor de 4 p * 10 -7 henry/m.

El Momento de un dipolo (m) se 
puede definir en función de la
corriente que circula por un lazo:
 

  'Momentos Magnéticos' son producidos por:
1) órbitas electrónicas y
2) rotación de los electrones.

  Para electrones apareados los momentos magnéticos se cancelan è La mayoría de los materiales tienen pequeños momentos magnéticos en presencia de un campo magnético.

  En algunos materiales la cancelación es incompleta è el momento magnético es permanente aun en ausencia de un campo.

La magnetización de un volumen V está definida como la suma vectorial de los momentos dipolares dividad por el volumen:

M = 1/V * S mi

Otra razón para confusión de unidades:

En cgs        J=M=k*H
En SI          JoM

Es decir, en cgs los cuatro términos tienen las mismas unidades; en SI B y J se expresan en tesla mientras que H y M se expresan en A/m.