5: El Campo Magnético
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Los antiguos chinos sabían que la magnetita de óxido de hierro (\(\ce{FesO4}\)) atraía pequeños trozos de hierro. La primera aplicación de este efecto fue la brújula de navegación, que no se desarrolló hasta el siglo XIII. No se volvieron a hacer avances importantes hasta principios del siglo XIX, cuando experimentos precisos descubrieron las propiedades del campo magnético.
- 5.1: Fuerzas en cargos por movimiento
- Era bien sabido que los imanes ejercen fuerzas unos sobre otros, pero en 1820 Oersted descubrió que un imán colocado cerca de un cable portador de corriente se alineará perpendicular al alambre.
- 5.2: Campo Magnético Debido a Corrientes
- Una vez que se demostró que las corrientes eléctricas ejercen fuerzas sobre los imanes, Ampere inmediatamente demostró que las corrientes eléctricas también ejercen fuerzas entre sí y que un imán podría ser reemplazado por una corriente equivalente con el mismo resultado. Ahora los campos magnéticos podrían encenderse y apagarse a voluntad con su fuerza fácilmente controlada.
- 5.3: Divergencia y Curl del Campo Magnético
- Debido a nuestro éxito en el examen de diversas operaciones vectoriales en el campo eléctrico, vale la pena realizar operaciones similares en el campo magnético.
- 5.4: El potencial vectorial
- Como la divergencia del campo magnético es cero, podemos escribir el campo magnético como el rizo de un vector,
- 5.5: Magnetización
- Nuestro desarrollo hasta ahora se ha restringido a campos magnéticos en el espacio libre derivados de distribuciones de corriente impuestas. Así como pequeños desplazamientos de carga en materiales dieléctricos contribuyeron al campo eléctrico, los movimientos atómicos constituyen corrientes microscópicas, que también contribuyen al campo magnético. Existe una analogía directa entre polarización y magnetización, por lo que nuestro desarrollo será paralelo al de la Sección 3-1.
- 5.6: Condiciones de contorno
- En los límites interfaciales que separan materiales de diferentes propiedades, los campos magnéticos a cada lado del límite deben obedecer ciertas condiciones. El procedimiento consiste en utilizar la forma integral de las leyes de campo para contornos, superficies y volúmenes de tamaños diferenciales de la misma manera que se realizó para campos eléctricos en la Sección 3-3.
- 5.7: Problemas de valor de límite de campo magnético
- Una corriente de línea I de extensión infinita en la dirección z es una distancia d por encima de un plano que es perfectamente conductor o infinitamente permeable, como se muestra en la Figura 5-24. Para ambos casos
- 5.8: Campos magnéticos y fuerzas
- Un medio magnetizable que transporta una corriente libre\(\textbf{J}_{f}\) se coloca dentro de un campo magnético\(\textbf{B}\), el cual es una función de la posición. Además de la fuerza Lorentz, el medio siente las fuerzas en todos sus dipolos magnéticos. Enfoca la atención en el dipolo magnético rectangular que se muestra en la Figura 5-26. La fuerza en cada pata portadora de corriente es
Miniaturas: Los campos magnéticos se pueden visualizar con limaduras de hierro, que se alinean a lo largo de la dirección del campo magnético. Aquí se computó con precisión el campo magnético de una barra magnética cilíndrica magnetizada homogéneamente, y el campo se muestra con limaduras de hierro simuladas colocadas aleatoriamente. La densidad de limaduras también es proporcional a la intensidad del campo. El campo es más fuerte alrededor de los polos magnéticos. (CC BY-SA 4.0; Geek3 vía Wikipedia)