MAGNETIZACION

Cada corriente atómica es un pequeño circuito cerrado de dimensiones atómicas y puede, describirse apropiadamente como un dipolo magnético. El momento dipolar es la cantidad que interesa aquí, puesto que el campo de inducción magnética distante debido a un solo átomo se determina completamente especificando su momento dipolar magnético, . [2]

El momento magnético del i-ésimo átomo se expresa como . Se define una cantidad vectorial macroscópica, la magnetización , se suma vectorialmente, todos los momentos dipolares de un pequeño elemento de volumen y luego se divide el resultado por ; la cantidad resultante,
(2.4)

se llama momento dipolar magnético por unidad de volumen, o simplemente magnetización.

El haber tomado el límite en la ecuación (2.4) es el procedimiento acostumbrado de tomar los límites macroscópicos; se hace muy pequeño desde el punto de vista macroscópico, pero no tan pequeño que no contenga un número estadísticamente grande de átomos. La cantidad se vuelve entonces una función vectorial puntual. En el estado desmagnetizado, la suma dará cero como resultado de la orientación aleatoria de los , pero en presencia de un campo externo excitante, dependerá generalmente de este campo.

La función vectorial proporciona una descripción macroscópica de las corrientes atómicas interiores de la materia. Específicamente, mide el número de circuitos de corriente atómica por unidad de volumen multiplicado por el momento magnético efectivo o promedio de cada circuito. Desde el punto de vista puramente macroscópico, todos los efectos magnéticos debidos a la materia pueden describirse adecuadamente en función de , o por sus derivadas. Una de estas derivadas,, es la densidad de corriente de transporte equivalente que genera el mismo campo magnético que la magnetización ; ésta se llama densidad de corriente de magnetización JM. Antes de deducir esta importante relación que enlaza JM y ; un modelo simplificado de materia magnetizada como si ésta consistiese en corrientes atómicas que circulan en el mismo sentido por espiras o circuitos cerrados, lado a lado. Si la magnetización es uniforme, las corrientes en las diversas espiras tienden a eliminarse entre sí, y no hay corriente neta efectiva en el interior del material. Si la magnetización no es uniforme, la cancelación no es uniforme, la cancelación no será completa. Como ejemplo de magnetización no uniforme, es evidente que hay más carga moviéndose hacia abajo que moviéndose hacia arriba. Esto se denomina corriente de magnetización. Por lo tanto, aún cuando no haya transporte de carga, hay movimiento efectivo de carga hacia abajo, y esta corriente puede producir un campo magnético. [2]

La relación entre JM y . Se consideran dos elementos de pequeño volumen en un pedazo de material magnético, cada elemento de volumen colocado uno al lado del otro en la dirección del eje.

POTENCIAL MAGNETICO EN DIFERENTES CONFIGURACIONES

El potencial magnético puede determinarse a partir de las corrientes conocidas de la región de interés. Para las tres configuraciones estándar de corrientes las expresiones son las siguientes:

Filamento de corriente
Corriente de lámina
Corriente de volumen

POTENCIALES MAGNETICOS ESCALARES Y VECTORIALES.

La solución de problemas de campos electroestáticos resulta bastante simplificada con la utilización del potencial electroestático escalar . Aunque este potencial posee un significado físico muy real, matemáticamente no es más que un escalón que permite resolver un problema en varios pasos más pequeños. Dada una configuración de carga, primero se encuentra el potencial y entonces a partir de este la intensidad del campo eléctrico.

El potencial escalar magnético puede usarse para el cálculo del campo magnético causado ya sea por circuitos que conducen corriente o por capas dobles magnéticas (capas de dipolos). [4]

El potencial magnético escalar, el cual se designa como de cuyo gradiente se obtiene la intensidad de campo magnético (H),

El potencial escalar magnético puede usarse para el calculo del campo magnético causado ya sea por circuitos que conducen corriente o por capas dobles magnéticas (capas de dipolos).

El modelo atómico de la polarización de los materiales en un campo magnético es el de un electrón que se mueve en órbita alrededor de un núcleo positivo.

Un campo magnético interno se produce por la acción de los electrones que giran alrededor de sus propios ejes los cuales se mueven en órbita alrededor del núcleo.


Se llama campo magnético a toda región del espacio en la cual una aguja imantada esta sometida a fuerzas magnéticas.

POTENCIAL MAGNETICO VECTORIAL




La ciencia del magnetismo nació de la observación de que ciertas “piedras” (magnetitas) atraían pedazos de hierro. La palabra magnetismo viene de la región de magnesia en el Asia Menor, que es uno de los lugares en donde se encontraban esas piedras.

Este capítulo trata sobre campos magnéticos y las fuerzas que ejerce un campo magnético sobre las partículas cargadas, en los elementos de corriente y en las espiras o circuitos cerrados. Este estudio es importante para los problemas que se presentan en los aparatos eléctricos, por ejemplo, en los amperímetros, voltímetros, galvanómetros, entre otros.

Se presentarán conceptos de campo magnético, así como los conceptos de momentos magnéticos y fuerzas magnéticas.

Inducción magnética
De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a navegación, búsqueda
La inducción magnética o densidad de flujo magnético, cuyo símbolo es B, es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y en algunos textos modernos recibe el nombre de intensidad de campo magnético, ya que es el campo real.
La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el tesla.

donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga que se mueve a una velocidad v a una distancia r de la carga, y ur es el vector unitario que une la carga con el punto donde se mide B (el punto r).

donde B es la densidad del flujo magnético generado por un conductor por el cual pasa una corriente I, a una distancia r.

La fórmula de esta definición se llama Ley de Biot-Savart, y es en magnetismo la equivalente a la Ley de Coulomb de la electrostática, pues sirve para calcular las fuerzas que actúan en cargas en movimiento.
El campo inducción, B, o densidad de flujo magnético (los tres nombres son equivalentes) es más fundamental en electromagnetismo que el campo H, ya que es el responsable de las fuerzas en las cargas en movimiento y es, por tanto, el equivalente físico a E.

Ley de Ampère

Una corriente eléctrica produce un campo magnético, siguiendo la Ley de Ampère.
En física del magnetismo, la ley de Ampère, la cual se basó en una memoria de seis páginas de Hans Christian Oersted, relaciona un campo magnético estático con la causa que la produce, es decir, una corriente eléctrica estacionaria. Es análoga a ley de Gauss.

Ley de Ampère para el cálculo de campos magnéticos En lo general, la ley de Ampère se emplea para calcular los campos magnéticos algún circuito eléctrico determinado, atendiendo a ello mediante constantes, descritas como:
Σ BIIΔ l = μ0 ΣI
de donde:
ΣI es la corriente neta, Δl es la distancia recorrida, BII el campo magnético generado y Σ BII Δl es la suma de ambos, además de que μ0 es igual a 4 π x 10-7 T (teslas) x metro/ A (amperes) (T x m/A), la constante de permeabilidad en el vacío, de aquel campo será B= μ0 I/ 2πr
Forma integral Dada una superficie abierta S por la que atraviesa una corriente eléctrica I, y dada la curva C, curva contorno de la superficie S, la forma original de la ley de Ampère para medios materiales es:

Ley de Biot - Savart

El campo magnético H en las proximidades de un elemento de corriente eléctrica es:



- Directamente proporcional al valor de la densidad de corriente que circula por el hilo, G.

- Inversamente proporcional a la distancia del punto considerado al hilo conductor, r.



En general:

dH = -(1/4p ){G x (1/r3)r}dv

La expresión anterior recibe el nombre de Ley de Biot-Savart, que es la ley del campo magnético, equivalente a la ley de Coulomb para el campo eléctrico.

La expresión que determina la forma de H alrededor del cable conductor es:

H = 1/4p ò ò ò v{-G x (1/r3)r}dv


Ecuación de la continuidad

Imagínese a dos electrodos inmersos en un medio conductor ideal que están a potenciales diferentes medidos respecto a tierra.

El electrodo 1 se encuentra a un potencial más elevado que el electrodo 2. k es la conductividad del medio por el que fluye la corriente I. La superficie cerrada F encierra al electrodo 1 y, por lo tanto, es atravesada por la corriente I. La corriente atraviesa al medio conductor con una densidad G y así mismo a cualquier superficie que encierre al electrodo 1.
(5)


Experimentalmente puede observarse que la carga eléctrica del electrodo 1 disminuye en función del tiempo, como era de esperarse según la ley de la conservación de la carga, que reza que la carga no se crea ni se destruye.

I = - Dt Q (6)

donde Q es la carga espacial encerrada por la superficie F

Q = ò ò ò v r dv (7)

y r es la densidad de carga espacial.

Con el teorema de Gauss se obtiene la siguiente expresión:

= ò ò ò v divG dv (8)

con las ecuaciones (6), (7) y (8) se llega a la ecuación de la continuidad

div G + Dt r = 0

Esta ecuación comprueba la existencia de las corrientes de desplazamiento.