Grado 10
  1. Mecánica  1.1. Dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y Rapidez  1.1.5. Aceleración  1.1.6. Representación gráfica del movimiento  1.1.7. Ecuaciones de movimiento  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Movimiento de un proyectil  1.1.10. Velocidad relativa  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton  1.2.2. Inercia y masa  1.2.3. Fuerza y sus tipos  1.2.4. fuerza de acción y reacción  1.2.5. La fricción y sus efectos  1.2.6. Coefficient of friction  1.2.7. Movimiento circular  1.2.8. Fuerza centrípeta y aceleración centrípeta  1.2.9. Momentum e Impulso  1.2.10. Conservación del momento  1.2.11. Tercera ley de Newton y aplicaciones  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial  1.3.5. Energía mecánica  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.3.8. Fuentes de energía renovables y no renovables  1.4. Fuerza gravitacional  1.4.1. La ley de gravitación universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional y fuerza del campo  1.4.3. Aceleración debida a la gravedad en diferentes planetas  1.4.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.4.5. Órbitas y satélites  1.4.6. Peso y peso aparente  1.4.7. Energía potencial gravitacional
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólido, líquido y gas  2.1.2. Estructura molecular de la materia  2.1.3. Fuerzas intermoleculares  2.1.4. Plasma y condensado de Bose–Einstein  2.2. Presión  2.2.1. Definición de Presión  2.2.2. Presión en líquidos  2.2.3. Presión atmosférica  2.2.4. Principio de Pascal  2.2.5. El principio de Arquímedes y la flotabilidad  2.2.6. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Elasticidad  2.3.1. La ley de Hooke  2.3.2. Tensión y deformación  2.3.3. Límite elástico y módulo de elasticidad  2.3.4. Aplicaciones de la elasticidad
  3. Física térmica  3.1. calor y temperatura  3.1.1. Diferencia entre calor y temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Dilatación térmica  3.1.4. Equilibrio térmico  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conductividad  3.2.2. Convección  3.2.3. Radiación  3.2.4. Aislamiento y sus aplicaciones  3.3. Propiedades térmicas de la materia  3.3.1. Capacidad calorífica específica  3.3.2. Calor latente y cambio de fase  3.3.3. Punto de ebullición y punto de fusión  3.3.4. Motores térmicos y refrigeración  3.4. Leyes de la Termodinámica  3.4.1. Ley cero de la termodinámica  3.4.2. Primera ley de la termodinámica  3.4.3. Segunda ley de la termodinámica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas y óptica  4.1. Nature and properties of waves  4.1.1. Tipos de ondas en la naturaleza y propiedades de las ondas  4.1.2. Olas transversales y longitudinales  4.1.3. Parámetros de las ondas  4.1.4. Reflexión y refracción de ondas  4.1.5. Superposición e Interferencia  4.1.6. Ondas estacionarias y resonancia  4.1.7. Efecto Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características de las ondas sonoras  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Aplicaciones de las ondas sonoras  4.2.4. Ultrasonido y sus usos  4.3. Ondas de Luz y Óptica  4.3.1. Naturaleza de la luz  4.3.2. Reflexión de la luz  4.3.3. Leyes de la reflexión  4.3.4. Espejos y Formación de Imágenes  4.3.5. Refracción de la luz  4.3.6. La Ley de Snell  4.3.7. Lentes y Formación de Imágenes  4.3.8. Reflexión interna total y ángulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Instrumentos Ópticos  4.4.1. Microscopio  4.4.2. Telescopio  4.4.3. Ojo humano y defectos de visión  4.4.4. Cámara y su principio de funcionamiento
  5. Electricidad y Magnetismo  5.1. Electrostática  5.1.1. Carga eléctrica y sus propiedades  5.1.2. Conductores e Aislantes  5.1.3. La ley de Coulomb  5.1.4. Campo eléctrico y líneas de campo  5.1.5. Potencial eléctrico y diferencia de potencial  5.1.6. Capacitores y Capacitancia  5.2. Electricidad Actual  5.2.1. Corriente eléctrica y su medición  5.2.2. La ley de Ohm  5.2.3. Resistencia y resistividad  5.2.4. Circuitos en Serie y en Paralelo  5.2.5. Energía y potencia eléctricas  5.2.6. Leyes de Kirchhoff  5.3. Magnetismo y Electromagnetismo  5.3.1. Campo magnético y líneas de campo  5.3.2. Efectos magnéticos de la corriente eléctrica  5.3.3. Inducción electromagnética  5.3.4. Leyes de Faraday de la inducción electromagnética  5.3.5. Transformadores y Aplicaciones  5.3.6. Corriente AC y DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estructura del átomo  6.1.2. Modelo atómico de Bohr  6.1.3. Niveles de Energía del Electrón  6.1.4. Rayos X y aplicaciones  6.2. Radiactividad  6.2.1. Tipos de radiación  6.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  6.2.3. Reacciones nucleares y aplicaciones  6.2.4. Fisión y Fusión  6.3. Física cuántica  6.3.1. Dualidad onda-partícula  6.3.2. Efecto fotoeléctrico  6.3.3. Cuantización de la energía  6.3.4. El principio de incertidumbre de Heisenberg
  7. Electrónica y Comunicación  7.1. Semiconductores  7.1.1. Conductores, aislantes y semiconductores  7.1.2. Diodos y sus aplicaciones  7.1.3. Transistores y Puertas Lógicas  7.1.4. LEDs y fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicación  7.2.1. Fundamentos de la comunicación  7.2.2. Señales analógicas y digitales  7.2.3. Comunicación inalámbrica y fibra óptica  7.2.4. Ondas de radio y modulación

Grado 10 → Electricidad y Magnetismo → Magnetismo y Electromagnetismo ↓


Campo magnético y líneas de campo


Los campos magnéticos y las líneas de campo son conceptos fundamentales en el estudio del magnetismo y el electromagnetismo. Nos ayudan a entender cómo funcionan los imanes y cómo interactúan con otros imanes y diferentes materiales. En esta explicación, profundizaremos en estos conceptos, los desglosaremos en términos más simples y los visualizaremos con ejemplos.

Entendiendo los campos magnéticos

Un campo magnético es un campo de fuerza invisible que rodea a un imán. Es el área alrededor de un imán donde su fuerza magnética es dominante y donde puede atraer o repeler otros materiales magnéticos.

La presencia de un campo magnético se siente cuando un objeto magnético, como un trozo de hierro, se acerca a un imán. La fuerza que actúa sobre el objeto se debe al campo magnético.

Concepto de líneas de campo

Las líneas de campo magnético son una herramienta visual para representar los campos magnéticos. Estas líneas muestran la dirección y la fuerza de la fuerza magnética. Son líneas imaginarias dibujadas para mostrar cómo y dónde actúa la fuerza magnética.

  • Dirección: Las líneas de campo emergen del polo norte del imán y entran en el polo sur.
  • Intensidad: La densidad de las líneas de campo indica la fuerza del campo magnético. Cuantas más líneas haya, más fuerte será el campo.

Entender las propiedades y el comportamiento de estas líneas puede ayudarnos a visualizar y predecir cómo actuarán las fuerzas magnéticas en diferentes situaciones.

Propiedades de las líneas de campo magnético

Para entender mejor el campo magnético, veamos las propiedades de las líneas de campo magnético:

1. Bucle continuo

Las líneas de campo forman bucles continuos. Emergen del polo norte, pasan por el espacio circundante, entran en el polo sur y regresan al polo norte a través del cuerpo del imán. Esto se muestra en el siguiente diagrama:

      N
    /||| == líneas de campo
   , 
   ,
  S

En esta representación, las líneas de campo emergen del polo norte (N) y entran en el polo sur (S).

2. No intersección

Las líneas de campo nunca se cruzan entre sí. Si lo hicieran, significaría que la fuerza en un punto tendría múltiples direcciones, lo cual no es posible.

3. La densidad indica la intensidad

Cuanto más cercanas estén las líneas, más fuerte será el campo magnético. Esto significa que en los polos, donde las líneas son más densas, el campo magnético es más fuerte.

4. Direccionalidad

Las líneas de campo tienen una dirección: salen del polo norte del imán y se dirigen hacia el polo sur. Esto muestra el camino que tomará el polo norte de un pequeño imán de prueba cuando se coloque en el campo.

Visualización del campo magnético a través de un experimento simple

Una forma sencilla de visualizar las líneas de campo magnético es usar limaduras de hierro. Aquí hay un experimento clásico:

  1. Coloca una barra magnética sobre una mesa.
  2. Coloca una hoja de papel sobre el imán.
  3. Espolvorea las limaduras de hierro uniformemente sobre el papel.
  4. Golpea suavemente el papel y observa el patrón creado por el aserrín.

Las limaduras de hierro se alinean con las líneas de campo magnético, creando un patrón visible del campo. Esto muestra las líneas de campo emergiendo del polo norte, viajando a través del aire y reingresando al polo sur.

    \\ N
   ,   
    \\||| Alinea las limaduras de hierro a lo largo de las líneas de campo
     ,
    S \\
     ,
      ,

Fuerza magnética en cargos en movimiento

Los campos magnéticos ejercen fuerzas sobre cargas en movimiento, lo cual es un concepto importante en el electromagnetismo, especialmente en relación a las corrientes eléctricas.

Fuerza de Lorentz

Cuando una partícula cargada se mueve en un campo magnético, experimenta una fuerza conocida como la fuerza de Lorentz. La dirección de esta fuerza es perpendicular tanto a la velocidad de la carga como al campo magnético.

La magnitud de esta fuerza puede calcularse usando la siguiente fórmula:

F = q(v × B)

Donde:

  • F es la fuerza que experimenta la partícula.
  • q es la carga eléctrica de la partícula.
  • v es la velocidad de la partícula.
  • B es el campo magnético.

Regla de la mano derecha para la dirección

La dirección de la fuerza magnética sobre una carga en movimiento puede determinarse usando la regla de la mano derecha:

  1. Coloca tu pulgar derecho en la dirección de la velocidad (v) de la partícula.
  2. Coloca tu dedo índice en la dirección del campo magnético (B).
  3. Tu dedo medio, perpendicular a tu palma, apunta en la dirección de la fuerza (F).

Esta ley ayuda a observar y predecir el comportamiento de las partículas cargadas dentro de los campos magnéticos, lo cual es importante en el diseño de dispositivos como motores eléctricos y generadores.

Magnetismo y materiales

Diferentes materiales responden de manera diferente a los campos magnéticos. Pueden clasificarse ampliamente en función de su respuesta al magnetismo:

1. Materiales ferromagnéticos

Estos son fuertemente atraídos por los campos magnéticos y pueden convertirse en imanes permanentes por sí mismos. Ejemplos incluyen el hierro, el cobalto y el níquel.

2. Sustancias paramagnéticas

Estas son débilmente atraídas por un imán y no retienen el magnetismo después de que se elimina el campo externo. Ejemplos incluyen el aluminio y el platino.

3. Materiales diamagnéticos

Estos son débilmente repelidos por un imán y crean un campo magnético inducido en la dirección opuesta al campo magnético aplicado externamente. Ejemplos incluyen el bismuto y el cobre.

Aplicaciones de los campos magnéticos

Los campos magnéticos se utilizan en una variedad de aplicaciones prácticas:

1. Magnetismo en motores eléctricos

Los motores eléctricos convierten la energía eléctrica en energía mecánica utilizando un campo magnético. La interacción entre el campo magnético del motor y la corriente eléctrica produce fuerza, lo que causa movimiento.

2. Almacenamiento magnético

Los discos duros utilizan campos magnéticos para almacenar datos. Al magnetizar pequeñas partes del disco en un patrón específico, se registra la información, que puede leerse más tarde.

3. Imágenes médicas

La resonancia magnética (MRI) utiliza campos magnéticos fuertes y ondas de radio para crear imágenes detalladas de los órganos y tejidos del cuerpo.

Conclusión

Los campos magnéticos y las líneas de campo son fundamentales para entender el magnetismo y sus aplicaciones. A través de visualizaciones con líneas de campo y fenómenos como la fuerza de Lorentz, obtenemos una visión de cómo las fuerzas magnéticas interactúan con los materiales e impactan la tecnología moderna. Explorar estos conceptos sienta la base para un estudio extenso en física e ingeniería, donde el magnetismo juega un papel vital.


Grado 10 → 5.3.1


U
username
0%
completado en Grado 10

← Anterior (5.3)
Magnetismo y Electromagnetismo
Siguiente (5.3.2) →
Efectos magnéticos de la corriente eléctrica

Comentarios 



Campo magnético y líneas de campo

https://www.physicsflow.com/g10/5.3.1?pfal=es