{"id":28,"date":"2013-06-22T17:32:44","date_gmt":"2013-06-22T17:32:44","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.ua.es\/ffic\/?page_id=28"},"modified":"2013-11-26T10:00:51","modified_gmt":"2013-11-26T10:00:51","slug":"tema-5","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/blogs.ua.es\/ffic\/programa\/tema-5\/","title":{"rendered":"Tema 5. Campo magn\u00e9tico"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: justify\">El magnetismo es conocido desde hace miles de a\u00f1os. Piedras procedentes de la ciudad de Magnesia (en realidad, constituidas por \u00f3xidos de hierro, magnetita) ten\u00edan la propiedad de orientarse en la direcci\u00f3n del norte geogr\u00e1fico. Hoy se sabe que esto es debido a que el im\u00e1n (es decir, la piedra) interacciona con el campo magn\u00e9tico terrestre. En 1269, Pierre de Maricourt descubri\u00f3 que si se deja una aguja libre en diferentes posiciones sobre un im\u00e1n natural esf\u00e9rico, se orienta a lo largo de l\u00edneas que envuelven el im\u00e1n y pasan por puntos situados en extremos diametralmente opuestos de la esfera. Estos puntos se denominaron polos del im\u00e1n. Posteriormente, otras experiencias mostraron que cualquier im\u00e1n, independientemente de su forma, tiene dos polos, llamados polo norte y polo sur, en los que la fuerza ejercida por el im\u00e1n tiene la intensidad m\u00e1xima. Tambi\u00e9n se comprob\u00f3 que los polos iguales de dos imanes se repel\u00edan entre ellos y los polos diferentes se atra\u00edan mutuamente. La Tierra es similar a un gigantesco im\u00e1n, cuyo eje no coincide exactamente con el eje de rotaci\u00f3n, y que adem\u00e1s no se ha mantenido constante en el tiempo. El campo producido por este im\u00e1n se visualiza mediante las llamadas l\u00edneas de campo, lugar geom\u00e9trico de las direcciones del campo en cada punto del espacio. En la ilustraci\u00f3n de la izquierda se muestran algunas de las l\u00edneas del campo magn\u00e9tico terrestre, l\u00edneas que tienen su origen en un punto cercano al Polo Sur geogr\u00e1fico (SG), y que van a parar a otro punto cercano al Polo Norte geogr\u00e1fico (NG). El punto origen de las l\u00edneas de campo se denomina Polo Norte magn\u00e9tico (NM) y el destino Polo Sur magn\u00e9tico (SM).<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\"><a href=\"https:\/\/blogs.ua.es\/ffic\/files\/2013\/11\/Fig-9-1.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-medium wp-image-423\" alt=\"Fig 9-1\" src=\"https:\/\/blogs.ua.es\/ffic\/files\/2013\/11\/Fig-9-1-300x135.jpg\" width=\"300\" height=\"135\" srcset=\"https:\/\/blogs.ua.es\/ffic\/files\/2013\/11\/Fig-9-1-300x135.jpg 300w, https:\/\/blogs.ua.es\/ffic\/files\/2013\/11\/Fig-9-1-500x225.jpg 500w, https:\/\/blogs.ua.es\/ffic\/files\/2013\/11\/Fig-9-1.jpg 529w\" sizes=\"auto, (max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><\/a>La forma del campo magn\u00e9tico que produce la Tierra es pr\u00e1cticamente id\u00e9ntico al de un im\u00e1n dipolar (ilustraci\u00f3n de la derecha). El origen de este campo parece estar en los movimientos convectivos que tiene lugar en el interior de la Tierra por parte de materiales f\u00e9rreos sometidos a grandes presiones y temperaturas. Se atribuye a los chinos el ser los primeros en utilizar piedras imanadas como indicadores de la posici\u00f3n del Norte, inventando lo que hoy se denominar\u00eda una br\u00fajula, con lo cual la orientaci\u00f3n en los viajes de altura ya no depend\u00eda exclusivamente de la observaci\u00f3n de algunas estrellas (como la estrella Polar), imposible en tiempo nublado.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Aunque la fuerza magn\u00e9tica entre dos polos magn\u00e9ticos es similar a la fuerza entre dos cargas el\u00e9ctricas, las cargas el\u00e9ctricas pueden estar aisladas (electr\u00f3n y prot\u00f3n), mientras que un polo magn\u00e9tico nunca se ha conseguido aislar. No importa cuantos trozos se hagan de un im\u00e1n, siempre aparecer\u00e1n en cada uno de ellos un polo norte y un polo sur.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">La primera sesi\u00f3n de este bloque trata sobre campos magn\u00e9ticos en el vac\u00edo. Las interacciones el\u00e9ctrica y magn\u00e9tica constituyen dos aspectos diferentes de una misma propiedad de la materia, la carga el\u00e9ctrica. El magnetismo es una manifestaci\u00f3n de las cargas el\u00e9ctricas en movimiento con respecto al observador. De ah\u00ed que se unifique su tratamiento y se hable de la <strong>interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica<\/strong>.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Consideraremos los efectos de un campo magn\u00e9tico sobre cargas en movimiento y sobre elementos de corriente. De la misma manera que se hizo con el campo el\u00e9ctrico, se definir\u00e1 el flujo del campo magn\u00e9tico <strong>B<\/strong> a trav\u00e9s de una superficie. Se analizar\u00e1n las propiedades de la fuerza magn\u00e9tica y de las l\u00edneas de campo magn\u00e9tico y se definir\u00e1 la fuerza de Lorentz que act\u00faa sobre una part\u00edcula en movimiento en presencia de campo el\u00e9ctrico y magn\u00e9tico. Se deducir\u00e1 la fuerza magn\u00e9tica sobre un elemento de corriente y la fuerza y el momento sobre una espira de corriente.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">De acuerdo a lo que nos marca la <a href=\"http:\/\/cv1.cpd.ua.es\/ConsPlanesEstudio\/cvFichaAsiEEES.asp?wCodEst=C208&amp;wcodasi=33501&amp;wLengua=V&amp;scaca=2013-14#\">gu\u00eda de la asignatura<\/a>, el alumnado deber\u00e1 conseguir el aprendizaje de esta primera sesi\u00f3n trav\u00e9s de 3 horas de docencia presencial (en las que el profesorado desarrollar\u00e1 las diferentes metodolog\u00edas para lograrlo) y 4,5 de trabajo individual del alumnado (con el apoyo de las tutor\u00edas tanto presenciales como virtuales).<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Aunque el fen\u00f3meno del magnetismo es conocido desde hace miles de a\u00f1os, la relaci\u00f3n entre el magnetismo y la electricidad no se produjo hasta principios del siglo XIX. En el a\u00f1o 1819, el f\u00edsico dan\u00e9s <strong>Hans Christian Oersted<\/strong> (1777-1851) descubri\u00f3 que la aguja de una br\u00fajula se desviaba en presencia de una corriente el\u00e9ctrica cercana. Poco tiempo despu\u00e9s <strong>Jean-Baptiste Biot<\/strong> (1774-1862) y<strong> F\u00e9lix Savart<\/strong> (1791-1841) publicaron los resultados de las medidas que hab\u00edan realizado del momento de una fuerza que act\u00faa sobre un im\u00e1n cercano a un hilo largo de corriente y los an\u00e1lisis de estos resultados en funci\u00f3n del campo magn\u00e9tico creado por cada elemento de la corriente. <strong>Andr\u00e9-Marie Amp\u00e8re<\/strong> (1775-1836) ampli\u00f3 estas experiencias y consigui\u00f3 demostrar que los elementos de corriente tambi\u00e9n experimentan una fuerza en presencia de un campo magn\u00e9tico y que dos elementos de corriente ejercen fuerzas una sobre la otra.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">La segunda sesi\u00f3n tratar\u00e1 sobre las fuentes del campo magn\u00e9tico. Se deducir\u00e1 el campo magn\u00e9tico creado por una sola carga en movimiento y tambi\u00e9n por las cargas en movimiento de un elemento de corriente (<strong>ley de Biot-Savart<\/strong>). A continuaci\u00f3n se calcular\u00e1n los campos magn\u00e9ticos creados por diferentes configuraciones de corriente habituales, como un conductor rectil\u00edneo indefinido, una espira circular de corriente y un solenoide (bobina). A partir de la fuerza magn\u00e9tica entre dos conductores paralelos, se definir\u00e1 el concepto de amperio. Se acabar\u00e1 la sesi\u00f3n con el an\u00e1lisis de la <strong>ley de Amp\u00e9re<\/strong> y sus aplicaciones.<\/p>\n<p>De acuerdo a lo que nos marca la <a href=\"http:\/\/cv1.cpd.ua.es\/ConsPlanesEstudio\/cvFichaAsiEEES.asp?wCodEst=C208&amp;wcodasi=33501&amp;wLengua=V&amp;scaca=2013-14#\">gu\u00eda de la asignatura<\/a>, el alumnado deber\u00e1 conseguir el aprendizaje de esta segunda sesi\u00f3n a trav\u00e9s de 5 horas de docencia presencial (en las que el profesorado desarrollar\u00e1 las diferentes metodolog\u00edas para lograrlo) y 7,5 de trabajo individual del alumnado (con el apoyo de las tutor\u00edas tanto presenciales como virtuales).<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">La \u00faltima sesi\u00f3n analizar\u00e1 los efectos producidos por campos magn\u00e9ticos variables en el tiempo. Al principio de los a\u00f1os 30 del siglo XIX, experiencias desarrolladas por <strong>Michael Faraday<\/strong> (1791-1867) en Inglaterra e independientemente por <strong>Joseph Henry<\/strong> (1797-1878) en los Estados Unidos de Am\u00e9rica demostraron que la variaci\u00f3n temporal del flujo magn\u00e9tico debida a un campo magn\u00e9tico variable que atraviesa la superficie limitada por una espira conductora estacionaria (en reposo) induce una corriente en esta espira. Las fuerzas electromotrices (fem) y las corrientes causadas por los flujos magn\u00e9ticos variables se denominan <strong>fem inducidas<\/strong> y <strong>corrientes inducidas<\/strong>. Se estudiar\u00e1n los fen\u00f3menos de inducci\u00f3n electromagn\u00e9tica y el movimiento de un conductor en un campo magn\u00e9tico. A continuaci\u00f3n se estudiar\u00e1n la <strong>ley de Faraday<\/strong> y la <strong>ley de Lenz<\/strong> y sus aplicaciones a los generadores electromagn\u00e9ticos (<strong>corriente alterna<\/strong>). Finalizar\u00e1 la sesi\u00f3n con el estudio de los fen\u00f3menos de <strong>autoinducci\u00f3n<\/strong> e <strong>inducci\u00f3n mutua<\/strong>.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">De acuerdo a lo que nos marca la <a href=\"http:\/\/cv1.cpd.ua.es\/ConsPlanesEstudio\/cvFichaAsiEEES.asp?wCodEst=C208&amp;wcodasi=33501&amp;wLengua=V&amp;scaca=2013-14#\">gu\u00eda de la asignatura<\/a>, el alumnado deber\u00e1 conseguir el aprendizaje de este bloque a trav\u00e9s de 3 horas de docencia presencial (en las que el profesorado desarrollar\u00e1 las diferentes metodolog\u00edas para lograrlo) y 4,5 de trabajo individual del alumnado (con el apoyo de las tutor\u00edas tanto presenciales como virtuales).<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\"><strong>Bibliograf\u00eda<\/strong><\/p>\n<ol>\n<li style=\"text-align: justify\">Douglas C. Giancoli, <em>F\u00edsica. Principios con aplicaciones<\/em>, Prentice-Hall Hispano Americana, S. A., 1998 (4\u00aa edici\u00f3n, cap\u00edtulos 20-21) (<a href=\"http:\/\/cwx.prenhall.com\/giancoli\/\">English version on the web site<\/a>)<\/li>\n<li style=\"text-align: justify\">Paul A. Tipler &amp; G. Mosca, <a href=\"http:\/\/www.reverte.com\/catalogo\/ficha\/fisica_para_la_ciencia_y_la_tecnologia-_6_ed-_suplementos_y_material_complementario-8743\"><em>F\u00edsica para la ciencia y la tecnolog\u00eda<\/em><\/a> (2 tomos), Editorial Revert\u00e9, 2010 (6\u00aa edici\u00f3n, cap\u00edtulos 26-28) (<a href=\"http:\/\/www.reverte.com\/catalogo\/ficha\/fisica_per_a_la_ciencia_i_la_tecnologia-_vol-1_traduccio_al_catala_de_la_6a_edicio_original-8769\">versi\u00f3 en catal\u00e0<\/a>)<\/li>\n<li style=\"text-align: justify\">R. A. Serway &amp; J. W. Jewett, <em>Physics for scientists and engineers with modern physics<\/em>, BROOKS\/COLE CENGAGE Learning, 2010 (8\u00aa edici\u00f3n, cap\u00edtulos 29-32)<\/li>\n<li style=\"text-align: justify\">W. E. Gettys, F. J. Keller &amp; M. J. Skove, <em>F\u00edsica cl\u00e1sica y moderna<\/em>, Editorial McGraw-Hill Interamericana de Espa\u00f1a, 1991 (1\u00ba edici\u00f3n, cap\u00edtulos 26-29)<\/li>\n<li style=\"text-align: justify\">S. Burbano, E. Burbano y C. Gracia, <em>Problemas de f\u00edsica<\/em>, Editorial T\u00e9bar, 2004<\/li>\n<li style=\"text-align: justify\">F. A. Gonz\u00e1lez, <em>La f\u00edsica en problemas<\/em>, Editorial T\u00e9bar, 2000<\/li>\n<\/ol>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>El magnetismo es conocido desde hace miles de a\u00f1os. Piedras procedentes de la ciudad de Magnesia (en realidad, constituidas por \u00f3xidos de hierro, magnetita) ten\u00edan la propiedad de orientarse en la direcci\u00f3n del norte geogr\u00e1fico. 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