Ejemplos de Energía magnética

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Autor: Redacción ejemplosde.com, año 2020

La energía magnética es la que habita a un imán permanente o a un conductor con corriente eléctrica, y actúa en forma de fuerzas que atraen o repelen a los cuerpos metálicos. Esta energía está contenida en el campo magnético, que es el espacio alrededor del imán o el conductor, y es el portador de las fuerzas mencionadas.

Existen minerales como la magnetita Fe3O4, que tienen la propiedad de atraer al hierro y a otros metales como el níquel y el cobalto. Esta propiedad se llama magnetismo, y la interacción que lo define es la fuerza magnética. Esta aparece concentrada en determinadas partes del material (no se reparte de manera uniforme en él), donde son más intensas, llamadas polos magnéticos.

Los imanes

Todo cuerpo magnetizado se denomina imán, y está relacionado con ciertos hechos experimentales:

  • El magnetismo está concentrado en sus extremos y se va reduciendo conforme nos acercamos al centro.
  • Ambos extremos son diferentes porque, cuando no hay otras fuerzas, uno siempre apunta hacia el norte (y lo nombramos polo norte N), y el otro hacia el sur de la Tierra (y lo nombramos polo sur S).
  • Cuando se enfrentan dos polos iguales, hay entre ellos una fuerza de repulsión.
  • Cuando se enfrentan dos polos distintos, hay entre ellos una fuerza de atracción.
  • No se puede aislar un solo polo magnético norte o sur, ni una partícula que tenga un polo único.
  • La interacción eléctrica y magnética están íntimamente relacionadas y sólo son dos aspectos diferentes de la carga eléctrica, una propiedad de la materia.
  • Las interacciones eléctrica y magnética deben considerarse en conjunto bajo la denominación de campo electromagnético.
  • El campo magnético no es conservativo, aunque el campo electromagnético en conjunto sí lo es.

Ferrofluido atraido por un imán

La fuerza magnética

Una carga q que se mueve a cierta velocidad en un campo magnético experimenta la llamada fuerza magnética. La fuerza magnética es la que ejerce el campo magnético sobre la carga, y es proporcional a la carga y a su velocidad. La dirección de la fuerza es perpendicular a la velocidad de la carga. Es decir, si la carga viaja horizontalmente, la fuerza será vertical.

A esta fuerza se le llama Fuerza de Lorentz, y la ecuación para definirla es:

F = q v Λ B

B es un vector cuyo módulo es la intensidad del campo magnético. Esta expresión satisface los requisitos experimentales siempre que F sea perpendicular al plano que forman v y B (esto depende sólo del campo magnético aplicado en el experimento y del punto y que por tanto se obtiene experimentalmente), porque si no la expresión nunca daría la fuerza que siente la partícula.

B es el mismo en cada punto para todas las cargas y velocidades y que varía de un punto a otro. Describe una propiedad característica del campo magnético, ya que sólo depende de las coordenadas y del cuerpo que crea el campo.

A la magnitud vectorial B se le llama intensidad del campo magnético, y a veces inducción magnética. Si tenemos una carga sometida a un campo eléctrico y a un campo magnético (campo electromagnético), la fuerza que percibe una partícula de carga q es:

F = q [ E + v Λ B]

Que representa la fuerza electromagnética, que es la suma de la fuerza electrostática más la fuerza magnética.

Trabajo realizado por el campo magnético

El trabajo realizado por una fuerza magnética F se define con la ecuación:

dW = F * dl

donde dl es el desplazamiento elemental que tiene la misma dirección que v. Como la fuerza magnética es perpendicular al desplazamiento, se tiene dW = 0. La fuerza magnética sobre una carga en movimiento cambia la dirección de la velocidad, pudiendo ocurrir dos situaciones:

  • Que la partícula describa una trayectoria circular
  • Que la partícula describa una hélice

Ejemplos de energía magnética

  1. Cuando se aproximan dos imanes con polos iguales, estos se repelen.
  2. Cuando se acercan dos imanes con polos opuestos, estos se atraen.
  3. Al circular una corriente eléctrica por un conductor, se forma en él un campo magnético.
  4. El campo magnético de un imán altera la trayectoria de una carga que transita cerca de él.
  5. Al poner limadura de hierro cerca de un imán, esta se verá atraída por los polos magnéticos.
  6. Al acercar un imán a un ferrofluído, el ferrofluído será atraído hasta envolver por completo el imán.
  7. Si se ponen pequeñas barras de níquel cerca de un imán, estas serán atraídas por el imán.
  8. Si se pone un imán cerca de cobalto finamente dividido, las piezas de cobalto serán atraídos hasta envolver el imán.
  9. Se aprovecha la energía magnética en motores de rotor: hay un imán fijo, y cuando se induce una corriente eléctrica en un devanado que le envuelve, se produce un campo magnético opuesto al suyo, por lo que la constante repulsión va a hacer girar los imanes.
  10. La energía magnética está naturalmente combinada con la energía eléctrica, por lo que en conjunto se les llama energía electromagnética.

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Citado APA: (A. 2020,01. Ejemplos de Energía magnética. Revista ejemplosde.com. Obtenido 01, 2020, de https://www.ejemplosde.com/37-fisica/2150-ejemplos_de_energia_magnetica.html)

Autor: Redacción ejemplosde.com, año 2020

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