Una forma especial de la existencia de la materia: el campo magnético de la Tierra contribuyó al origen y la preservación de la vida. Fragmentos de este campo, pedazos de mineral, atrayendo hierro, conducidos electricidad al servicio de la humanidad. Sin electricidad, la supervivencia sería impensable.
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¿Qué son las líneas de inducción magnética?
El campo magnético está determinado por la fuerza en cada punto de su espacio. Las curvas que unen puntos de campo con fuerzas de igual magnitud se denominan líneas de inducción magnética. La intensidad del campo magnético en un punto particular es una característica de potencia, y para evaluarla se utiliza el vector de campo magnético B. Su dirección en un punto particular de la línea de inducción magnética ocurre tangencialmente a ella.
Si un punto del espacio se ve afectado por varios campos magnéticos, la intensidad se determina sumando los vectores de inducción magnética de cada campo magnético activo. En este caso, la intensidad en un punto particular se suma en valor absoluto y el vector de inducción magnética se define como la suma de los vectores de todos los campos magnéticos.
A pesar de que las líneas de inducción magnética son invisibles, tienen ciertas propiedades:
- Generalmente se acepta que las líneas de campo magnético salen por el polo (N) y regresan por (S).
- La dirección del vector de inducción magnética es tangencial a la línea.
- A pesar de la forma compleja, las curvas no se cruzan y necesariamente se cierran.
- El campo magnético dentro del imán es uniforme y la densidad de línea es máxima.
- Solo una línea de inducción magnética pasa a través del punto de campo.
La dirección de las líneas de inducción magnética dentro de un imán permanente.
Históricamente, en muchos lugares de la Tierra, la calidad natural de algunas piedras para atraer productos de hierro se ha notado durante mucho tiempo. Con el tiempo, en la antigua China, las flechas talladas de cierta manera en piezas de mineral de hierro (mineral de hierro magnético) se convirtieron en brújulas, que mostraban la dirección hacia los polos norte y sur de la Tierra y permitían navegar por el terreno.
Los estudios de este fenómeno natural han determinado que una propiedad magnética más fuerte dura más tiempo en las aleaciones de hierro. Los imanes naturales más débiles son minerales que contienen níquel o cobalto. En el proceso de estudio de la electricidad, los científicos aprendieron cómo obtener productos magnetizados artificialmente a partir de aleaciones que contienen hierro, níquel o cobalto.Para ello, se introducían en un campo magnético creado por corriente eléctrica continua y, si era necesario, se desmagnetizaban con corriente alterna.
Los productos magnetizados en condiciones naturales u obtenidos artificialmente tienen dos polos diferentes: los lugares donde el magnetismo está más concentrado. Los imanes interactúan entre sí por medio de un campo magnético de modo que los polos iguales se repelen y los polos opuestos se atraen. Esto genera torques para su orientación en el espacio de campos más fuertes, como el campo de la Tierra.
Una representación visual de la interacción de elementos débilmente magnetizados y un imán fuerte brinda la experiencia clásica con limaduras de acero esparcidas sobre cartón y un imán plano debajo. Especialmente si el aserrín es oblongo, se ve claramente cómo se alinean a lo largo de las líneas del campo magnético. Al cambiar la posición del imán debajo del cartón, se observa un cambio en la configuración de su imagen. El uso de brújulas en este experimento mejora aún más el efecto de comprender la estructura del campo magnético.
Una de las cualidades de las líneas de fuerza magnéticas, descubierta por M. Faraday, sugiere que son cerradas y continuas. Las líneas que salen del polo norte de un imán permanente entran en el polo sur. Sin embargo, dentro del imán no se abren y entran desde el polo sur hacia el norte. El número de líneas dentro del producto es máximo, el campo magnético es uniforme y la inducción puede debilitarse cuando se desmagnetiza.
Determinación de la dirección del vector de inducción magnética usando la regla de gimlet
A principios del siglo XIX, los científicos descubrieron que se crea un campo magnético alrededor de un conductor por el que circula corriente. Las líneas de fuerza resultantes se comportan según las mismas reglas que con un imán natural.Además, la interacción del campo eléctrico de un conductor con la corriente y el campo magnético sirvió como base de la dinámica electromagnética.
Comprender la orientación en el espacio de las fuerzas en los campos que interactúan nos permite calcular los vectores axiales:
- inducción magnética;
- La magnitud y dirección de la corriente de inducción;
- Velocidad angular.
Tal entendimiento fue formulado en la regla de gimlet.
Combinando el movimiento de traslación de la barrena derecha con la dirección de la corriente en el conductor, obtenemos la dirección de las líneas del campo magnético, que se indica mediante la rotación de la manija.
Al no ser una ley de la física, la regla de gimlet en ingeniería eléctrica se usa para determinar no solo la dirección de las líneas del campo magnético según el vector de corriente en el conductor, sino también viceversa, determinando la dirección de la corriente en los cables del solenoide. debido a la rotación de las líneas de inducción magnética.
Comprender esta relación permitió a Ampère fundamentar la ley de los campos giratorios, lo que condujo a la creación de motores eléctricos de varios principios. Todos los equipos retráctiles que utilizan inductores siguen la regla de la barrena.
regla de la mano derecha
Determinar la dirección de una corriente que se mueve en un campo magnético de un conductor (un lado de un circuito cerrado de conductores) demuestra claramente la regla de la mano derecha.
Dice que la palma derecha, girada hacia el polo N (las líneas de campo entran en la palma), y el pulgar desviado 90 grados muestra la dirección del movimiento del conductor, luego en un circuito cerrado (bobina) el campo magnético induce una corriente eléctrica , cuyo vector de movimiento señalan cuatro dedos.
Esta regla demuestra cómo aparecieron originalmente los generadores de CC. Cierta fuerza de la naturaleza (agua, viento) hizo girar un circuito cerrado de conductores en un campo magnético, generando electricidad. Entonces los motores, habiendo recibido una corriente eléctrica en un campo magnético constante, la convirtieron en un movimiento mecánico.
La regla de la mano derecha también es cierta para los inductores. El movimiento del núcleo magnético en su interior provoca la aparición de corrientes de inducción.
Si los cuatro dedos de la mano derecha están alineados con la dirección de la corriente en las vueltas de la bobina, entonces el pulgar desviado 90 grados apuntará hacia el polo norte.
Las reglas de la barrena y la mano derecha demuestran con éxito la interacción de los campos eléctricos y magnéticos. Permiten comprender el funcionamiento de varios dispositivos en ingeniería eléctrica para casi todos, no solo para los científicos.
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