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Gladys Esther
Post grado perito tasador en valuacion...
Escrito por Gladys Esther Ruti Añasco
el 22/06/2010

Los terremotos y la propagación de ondas sísmicas son estudiados por la sismología. El proceso de ruptura de rocas, responsable de la liberación de las ondas sísmicas, es uno de sus principales puntos de interés

Luis Arturo Ayarza Aguirre
Lic en biologia, msc bioquimic univer...
Escrito por Luis Arturo Ayarza Aguirre
el 25/06/2010

Muy interesante el tema que expones por lo que actualmente la sismología juega un papel muy importante en la detección de los movimientos sísmicos. Esto es de gran ayuda para evitar desatres como el de Haití.

Hay una interrogante : ¿Los campos magnéticos tienen algo que ver con la sismología del planeta.?

A continuación introduzco un estudio de los campos magnéticos y su efecto en humanos , pero quisiera que se me ampliara sobre su efecto en el equilibrio magmático del planeta.


Luis Arturo Ayarza Aguirre
Lic en biologia, msc bioquimic univer...
Escrito por Luis Arturo Ayarza Aguirre
el 25/06/2010



BREVE PRONTUARIO DE LOS CAMPOS MAGNÉTICOS

Líneas mostrando el campo magnético de un imán de barra, producidas por limaduras de hierro sobre papel.

El campo magnético es una propiedad del espacio por la cual una carga eléctrica puntual de valor q que se desplaza a una velocidad \mathbf{v} , sufre los efectos de una fuerza perpendicular y proporcional a la velocidad, y a una propiedad del campo, llamada inducción magnética, en ese punto:

\mathbf{F} = q\mathbf{v} \times \mathbf{B}

La existencia de un campo magnético se pone en evidencia por la propiedad localizada en el espacio de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brújula , que pone en evidencia la existencia del campo magnético terrestre , puede ser considerada un magnetómetro.

Una barra imantada o un cable que transporta corriente pueden influir en otros materiales magnéticos sin tocarlos físicamente porque los objetos magnéticos producen un ‘campo magnético’. Los campos magnéticos suelen representarse mediante ‘líneas de campo magnético’ o ‘líneas de fuerza’. En cualquier punto, la Dirección del campo magnético es igual a la dirección de las líneas de fuerza, y la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio entre las líneas.

En el caso de una barra imantada, las líneas de fuerza salen de un extremo y se curvan para llegar al otro extremo; estas líneas pueden considerarse como bucles cerrados, con una parte del bucle dentro del imán y otra fuera. En los extremos del imán, donde las líneas de fuerza están más próximas, el campo magnético es más intenso; en los lados del imán, donde las líneas de fuerza están más separadas, el campo magnético es más débil. Según su forma y su fuerza magnética, los distintos tipos de imán producen diferentes esquemas de líneas de fuerza.
La estructura de las líneas de fuerza creadas por un imán o por cualquier objeto que genere un campo magnético puede visualizarse utilizando una brújula o limaduras de hierro. Los imanes tienden a orientarse siguiendo las líneas de campo magnético. Por tanto, una brújula, que es un pequeño imán que puede rotar libremente, se orientará en la dirección de las líneas. Marcando la dirección que señala la brújula al colocarla en diferentes puntos alrededor de la fuente del campo magnético, puede deducirse el esquema de líneas de fuerza.
Igualmente, si se agitan limaduras de hierro sobre una hoja de Papel o un Plástico por encima de un objeto que crea un campo magnético, las limaduras se orientan siguiendo las líneas de fuerza y permiten así visualizar su estructura.
Los campos magnéticos influyen sobre los materiales magnéticos y sobre las partículas cargadas en movimiento. En términos generales, cuando una partícula cargada se desplaza a través de un campo magnético, experimenta una fuerza que forma ángulos rectos con la Velocidad de la partícula y con la dirección del campo. Como la fuerza siempre es perpendicular a la velocidad, las partículas se mueven en trayectorias curvas. Los campos magnéticos se emplean para controlar las trayectorias de partículas cargadas en dispositivos como los aceleradores de partículas o los espectró Grafos de masas.

Historia

Si bien algunos efectos magnéticos han sido conocidos desde la antigüedad, como por ejemplo el poder de atracción que sobre el hierro ejerce la magnetita, no fue sino hasta el siglo XIX cuando la relación entre la electricidad y el magnetismo quedó patente, pasando ambos campos de ser diferenciados a formar el cuerpo de lo que se conoce como electromagnetismo.

Antes de 1820, el único magnetismo conocido era el del hierro. Esto cambió con un profesor de ciencias poco conocido de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, Hans Christian Oersted . En 1820 Oersted preparó en su casa una demostración científica a sus amigos y estudiantes. Planeó demostrar el calentamiento de un hilo por una corriente eléctrica y también llevar a cabo demostraciones sobre el magnetismo, para lo cual dispuso de una aguja de brújula montada sobre una peana de madera.

Mientras llevaba a cabo su demostración eléctrica, Oersted notó para su sorpresa que cada vez que se conectaba la corriente eléctrica, se movía la aguja de la brújula. Se calló y finalizó las demostraciones, pero en los meses siguientes trabajó duro intentando explicarse el nuevo fenómeno. ¡Pero no pudo! La aguja no era ni atraída ni repelida por ella. En vez de eso tendía a quedarse en ángulo recto. Hoy sabemos que esto es una prueba fehaciente de la relación intrínseca entre el campo magnético y el campo eléctrico plasmadas en la ecuaciones de Maxwell.

Como ejemplo para ver la naturaleza un poco distinta del campo magnético basta considerar el intento de separar el polo de un imán. Aunque rompamos un imán por la mitad éste "reproduce" sus dos polos. Si ahora partimos estos cachos otra vez en dos, nuevamente tendremos cada cachito con dos polos norte y sur diferenciados. En magnetismo no existen los monopolos magnéticos .

El campo magnético para cargas que se mueven a velocidades pequeñas comparadas con velocidad de la luz , puede representarse por un campo vectorial .

Considérese una carga eléctrica de prueba q 0 en un punto P de una región del espacio moviéndose a una cierta velocidad arbitraria v respecto a un cierto observador que no detecte campo eléctrico. Si el observador detecta una deflexión de la trayectoria de la partícula entonces en esa región existe un campo magnético. El valor o intensidad de dicho campo magnético puede medirse mediante el llamado vector de inducción magnética B, a veces llamado simplemente "campo magnético", que estará relacionado con la fuerza F y la velocidad v medida por dicho observador en el punto P: Si se varía la dirección de v por P, sin cambiar su magnitud, se encuentra, en general, que la magnitud de F varía, si bien se conserva perpendicular a v. A partir de la observación de una pequeña carga eléctrica de prueba puede determinarse la dirección y módulo de dicho vector del siguiente modo:

* La dirección del "campo magnético" se define operacionalmente del siguiente modo. Para una cierta dirección y sentido de v, la fuerza F se anula. Se define esta dirección como la de B.

* Una vez encontrada esta dirección el módulo del "campo magnético" puede encontrarse fácilmente ya que es posible orientar a v de tal manera que la carga de prueba se desplace perpendicularmente a B. Se encuentra, entonces, que la F es máxima y se define la magnitud de B determinando el valor de esa fuerza máxima:

En consecuencia: Si una carga de prueba positiva q0 se dispara con una velocidad v por un punto P y si obra una fuerza lateral F sobre la carga que se mueve, hay una inducción magnética B en el punto P siendo B el vector que satisface la relación:

La magnitud de F, de acuerdo a las reglas del producto vectorial, está dada por la expresión:

Expresión en la que \theta\; es el ángulo entre v y B.

La figura muestra las relaciones entre los vectores.

Se observa que: (a) la fuerza magnética se anula cuando \,\!v \to 0 , (b) la fuerza magnética se anula si v es paralela o antiparalela a la dirección de B (en estos casos \,\!\theta = 0^ \circ o bien \,\!\theta = 180^ \circ y \vec v \times \vec B = 0 ) y (c) si v es perpendicular a B ( \,\!\theta = 90^ \circ ) la fuerza desviadora tiene su máximo valor dado por \,\!F_\perp =q_0vB

El hecho de que la fuerza magnética sea siempre perpendicular a la dirección del movimiento implica que el trabajo realizado por la misma sobre la carga, es cero. En efecto, para un elemento de longitud \,\!dl de la trayectoria de la partícula, el trabajo \,\!dW es \,\! \vec F_B . dl que vale cero por ser \,\!F y \,\!dl perpendiculares. Así pues, un campo magnético estático no puede cambiar la energía cinética de una carga en movimiento.

Si una partícula cargada se mueve a través de una región en la que coexisten un campo eléctrico y uno magnético la fuerza resultante está dada por:

\,\! \vec F=q_0 \vec E + q_0 \vec v \times \vec B

Esta fórmula es conocida como Relación de Lorentz

Fuentes del campo magnético

Un campo magnético tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas es una corriente eléctrica de convección, que da lugar a un campo magnético estático. Por otro lado una corriente de desplazamiento origina un campo magnético variante en el tiempo, incluso aunque aquella sea estacionaria.

La relación entre el campo magnético y una corriente eléctrica está dada por la ley de Ampère . El caso más general, que incluye a la corriente de desplazamiento, lo da la ley de Ampère-Maxwell .

Diferencia entre B y H

El nombre campo magnético se ha usado informalmente para dos tipos de campos vectoriales diferentes, que se denotan normalmente como \mathbf{H} y \mathbf{B} . El primero es el que técnicamente se denominó "campo magnético", y a \mathbf{B} se le denominó con el término secundario de "inducción magnética". Sin embargo, modernamente se considera que la inducción magnética es una entidad más básica o fundamental y tiende a ser llamado "campo magnético", excepto en algunos contextos donde es importante distinguir entre ambos [ 1 ] .

La diferencia física entre \mathbf{B} y \mathbf{H} aparece sólo en presencia de materia.

El campo magnético generado por una única carga en movimiento (no por una corriente eléctrica) se calcula a partir de la siguiente expresión:

Donde \mu_0=4 \pi \cdot 10^{-7}\frac{\mbox{N}}{\mbox{A}^2} . Esta última expresión define un campo vectorial solenoidal , para distribuciones de cargas en movimiento la expresión es diferente, pero puede probarse que el campo magnético sigue siendo un campo solenoidal.

Propiedades del campo magnético

* \mathbf{B} = \nabla \times \mathbf{A} La inexistencia de cargas magnéticas lleva a que el campo magnético es un campo solenoidal lo que lleva a que localmente puede ser derivado de un potencial vector \mathbf{A} , es decir:

*

* A su vez este potencial vector puede ser relacionado con el vector densidad de corriente mediante la relación:

\Delta \mathbf{A} = \mu \mathbf{j}

Inexistencia de cargas magnéticas

Cabe destacar que, a diferencia del campo eléctrico , en el campo magnético no existen monopolos magnéticos , sólo dipolos magnéticos , lo que significa que las líneas de campo magnético son cerradas, esto es, el número neto de líneas de campo que entran en una superficie es igual al número de líneas de campo que salen de la misma superficie. Un claro ejemplo de esta propiedad viene representado por las líneas de campo de un imán , donde se puede ver que el mismo número de líneas de campo que salen del polo norte vuelve a entrar por el polo sur, desde donde vuelven por el interior del imán hasta el norte.

Como se puede ver en el dibujo, independientemente de que la carga en movimiento sea positiva o negativa, en el punto A nunca aparece campo magnético; sin embargo, en los puntos B y C el campo magnético invierte su sentido dependiendo de si la carga es positiva o negativa. El sentido del campo magnético viene dado por la regla de la mano derecha, siendo las pautas a seguir las siguientes:

En primer lugar se imagina un vector qv, en la misma dirección de la trayectoria de la carga en movimiento. El sentido de este vector depende del signo de la carga, esto es, si la carga es positiva y se mueve hacia la derecha, el vector +qv estará orientado hacia la derecha. No obstante, si la carga es negativa y se mueve hacia la derecha, el vector es -qv va hacia la izquierda.

En segundo lugar, se imagina un vector Ur que va orientado desde la carga hasta el punto en el que se quiere calcular el campo magnético A continuación, vamos señalando con los cuatro dedos de la mano derecha (índice, medio, anular y meñique), desde el primer vector qv hasta el segundo vector Ur, por el camino más corto o, lo que es lo mismo, el camino que forme el ángulo menor entre los dos vectores. El pulgar extendido indicará en ese punto el sentido del campo magnético.

Unidades

La unidad de B que se deduce de la ecuación \,\!F = q v \times B es \,\!\frac{N}{coul \frac {m}{seg}} . A esta unidad se le ha dado el nombre de tesla .


La unidad del campo magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el tesla , pese a que a menudo se emplea el gauss . Sin embargo, la conversión es directa:

1T = 10.000 G \,

1 Tesla equivale a 1 V ·s·m-2, o lo que es lo mismo, 1 kg ·s-2·A-1.

El Magnetismo es uno de los aspectos del Electromagnetismo , que es una de las fuerzas fundamentales de la Naturaleza . Las fuerzas magnéticas son producidas por el Movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la Electricidad y el magnetismo. El marco que enlaza ambas fuerzas, es el tema de este curso, se denomina Teoría electromagnétic. La manifestación más conocida del magnetismo es la Fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los Materiales magnéticos como el Hierro . Sin embargo, en toda la Materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo. Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para comprender la Estructura atómica de la materia.

2. Teoría Electromagnética

A finales del siglo XVIII y Principios del XIX se investigaron simultáneamente las Teorías de la electricidad y el magnetismo.. En 1831, despúes de que Hans Oersted comenzará a describir una relación entre la electricidad y el magnetismo, y el francés André Marie Ampére seguido por el físico francés Dominique François profundizarán en dicho campo, el científico británico Michael Faraday descubrió que el movimiento de un imán en las proximidades de un cable induce en éste una Corriente eléctrica ; este efecto era inverso al hallado por Oersted. La unificación plena de las teorías de la electricidad y el magnetismo se debió al físico británico James Clerk Maxwell, que predijo la existencia de Ondas electromagnéticas e identificó la Luz como un fenómeno electromagnético.
Después de que el físico francés Pierre Ernst Weiss postulará la existencia de un Campo magnético interno, molecular, en los materiales como el hierro, las propiedades magnéticas se estudiaron de forma cada vez más detallada, lo que permitió que más tarde otros científicos predijeran muchas Estructuras atómicas del momento magnético más complejas, con diferentes propiedades magnétic o

4. Fuerzas Magnéticas entre distribuciones de corriente

La expresión básica para el calculo de fuerzas magneticas es la fuerza de Lorentz:

https://www.monografias.com/trabajos12/magne/Image583.gif Que como :

En el caso de las dos distribuciones de la figura, la fuerza que ejerce la Distribución 1 sobre la 2 es:

https://www.monografias.com/trabajos12/magne/Image586.gif

https://www.monografias.com/trabajos12/magne/Image587.gif

https://www.monografias.com/trabajos12/magne/Image588.gif

Si el Volumen encierra a la distribución, no puede haber corriente a través de la superficie que la limita.

https://www.monografias.com/trabajos12/magne/Image589.gif

Intercambiando los subindices se observa que las fuerzas magneticas cumplen el principio de acción y reacción.

https://www.monografias.com/trabajos12/magne/Image590.gif

Si se aplica la expresión al Cálculo de la fuerza que ejerce una distribución sobre sí misma se obtiene un Valor nulo. Esto no quiere decir que una distribución no ejerza fuerza sobre sus elementos de corriente, sino que la fuerza total sobre el conjunto de sus elementos de corriente es nula.

La fuerza total sobre un elemento de corriente debe ser ortogonal al mismo
La fuerza entre dos elementos de corriente, en principio, no es necesariamente radial, pero como las distribuciones tienen divergencia nula, sólo contribuye la componente radial. Así que la suma de las fuerzas que dos elementos de corriente ejercen el uno sobre el otro es nula. Dos elementos de corriente paralelos se atraen sis sus corrientes llevan el mismo sentido y se repelen si llevan sentidos contrarios.

https://www.monografias.com/trabajos12/magne/Image591.gif

Ejemplo 1. Fuerza entre una corriente rectilínea indefinida y un espira rectangular

https://www.monografias.com/trabajos12/magne/Image593.gif https://www.monografias.com/trabajos12/magne/Image594.gif

En este caso es más práctico partir de la expresión en Función del Campo magnetico .
El campo debido a la línea de corriente en el plano x = 0 es:

https://www.monografias.com/trabajos12/magne/Image595.gif

La contribución de los tramos horizontales se cancela.
Domina la contribución del tramo vertical más proximo
Para Los sentidos de corriente de la figura, la fuerza resultante resulta atractiva.
Ejemplo 2. Fuerza magnetica sobre un conductor rectilineo
Intensidad de la corriente

https://www.monografias.com/trabajos12/magne/Image596.gif

La intensidad de la corriente eléctrica es la carga que atraviesa la sección normal S del conductor en la unidad de Tiempo .
Sea n el número de partículas por unidad de volumen, v la velocidad media de dichas partículas, S la sección del haz y q la carga de cada partícula.
La carga Q que atraviesa la sección normal S en el tiempo t , es la contenida en un cilindro de sección S y longitud v·t.
Carga Q= (número de partículas por unidad de volumen n)·(carga de cada partícula q )· (volumen del cilindro Svt)
Q=n·qS·v·t
Dividiendo Q entre el tiempo t obtenemos la intensidad de la corriente eléctrica.
i=nqvS
La intensidad es el flujo de carga o la carga que atraviesa la sección normal S en la unidad de tiempo, que será el Producto de los siguientes términos:

· Número de partículas por unidad de volumen, n

· La carga de cada partícula, q.

· El área de la sección normal, S

· La velocidad media de las partículas, v .

Fuerza sobre una porción de conductor rectilíneo.
En el espectrómetro de masas o en el ciclotrón, ya hemos estudiado la fuerza que ejerce un campo magnético sobre un portador de carga, y el movimiento que produce.

En la figura, se Muestra la dirección y sentido de la fuerza que ejerce el campo magnético B sobre un portador de carga positivo q, que se mueve hacia la izquierda con velocidad v .

https://www.monografias.com/trabajos12/magne/Image599.gif

Calculemos la fuerza sobre todos los portadores (nSL) de carga contenidos en la longitud L del conductor.
El vector unitario ut=v/v tiene la misma dirección y sentido que el vector velocidad, o el sentido en el que se mueven los portadores de carga positiva.
En el caso de que el conductor no sea rectilíneo o el campo magnético no se constante, se ha de calcular la fuerza sobre un elemento de corriente dl
Las componentes de dicha fuerza dFx y dFy
Se ha de comprobar si hay simetría de modo que alguna de las componentes sea nula.
Ejemplo 3. Fuerza y momento sobre una espira
Fuerza sobre cada lado de la espira

La figura representa una espira rectangular cuyos lados miden a y b. La espira forma un ángulo q con el plano horizontal y es recorrida por una corriente de intensidad i, tal como indica el sentido de la flecha roja en la figura.
La espira está situada en una región en la que hay un campo magnético uniforme B paralelo al plano horizontal (en Color gris), tal como indica la flecha de color azul en la figura.
Calcularemos la fuerza que ejerce dicho campo magnético sobre cada uno de los lados de la espira rectangular.
Ya hemos deducido la expresión de la fuerza que ejerce un campo magnético sobre una porción L de corriente rectilínea.
La fuerza Fr sobre cada uno de los lados de longitud a, esta señalada en la figura y su modulo vale
F1=i·1·B·a·sen90º=iBa.
La fuerza F2 sobre cada uno de los lados de longitud b, es
F2=i·1·B·b·senq =iBb·senq
Esta fuerza tiene la dirección del eje de rotación de la espira, y sentidos opuestos.
La fuerza F2 es nula cuando la espira está contenida en el plano horizontal q =0º, y es máxima cuando el plano de la espira es perpendicular al plano horizontal q =90º.
Momento de las fuerzas sobre la espira
La fuerza resultante sobre la espira es nula, sin embargo, las fuerzas sobre los lados de longitud a no tienen la misma línea de acción y forman un par de momento.
M = 2F1·(b/2)·cos q = i·ab·B·cos q = i·S·B·cos q
La dirección momento M es la del eje de rotación de la espira, y el sentido viene dado por la regla del sacacorchos.
Definimos una nueva magnitud denominada momento magnético m de la espira.

· Cuyo módulo es el producto de la intensidad de la corriente i por el área S de la espira.

· Su dirección es perpendicular al plano de la espira.

· Su sentido viene determinado por el avance de un sacacorchos que gire como lo hace la corriente en la espira.

El momento se puede expresar en forma de producto vectorial de dos Vectores , el vector momento magnético m y el vector campo magnético B

Como vemos en la figura

·

· Su módulo es M=m·B·sen(90+ q )=m·B·cos q =iS·B·cos q

· Su dirección es perpendicular al plano determinado por los dos vectores, es decir, el eje de rotación de la espira.

Su sentido es el del avance de un sacacorchos que gire desde el vector m hacia el vector B por el camino más corto.

Cuando el vector campo B y el vector momento magnético m son paralelos, el momento M es nulo, esta es una posición de Equilibrio .
Aunque la fórmula del momento M se ha obtenido para una espira rectangular, es válida para una espira circular o de cualquier otra forma
Para finalizar el presente trabajo, y basandome en soporte de Internet a continuación se presentan aplicaciones de fuerzas magneticas y electricas en tecnologias actuales:
Aplicación de fuerzas eléctricas y magnéticas al Control de formas líquidas en microgravedad.
En purificación de Semiconductores y crecimiento de monocristales se usa la técnica de la zona flotante. Las fuerzas magnéticas estabilizan la zona flotante
Curva de estabilidad en el plano B -L para distintos Valores de la longitud de penetración

Chorro perfectamente conductor: = 0; Chorro aislante: d = infinito
Los puntos a la derecha de cada curva representan estados inestables (ruptura del chorro). La aplicación de un campo magnético permite obtener chorros más esbeltos.
En la secuencia de Imágenes : un puente estable por la acción de un Campo eléctrico axial se rompe cuando este se hace cero. Se estudian acelerómetros basados en la Dinámica .

Campo magnético inducido

Gilbert, que fue el primero en estudiar el magnetismo en forma científica en el 1600, sabía que los imanes podían atraerse o repelerse entre sí --polos iguales se atraen, polos opuestos se repelen, tal y como pronto aprenden la mayoría de los estudiantes. También saben que el hierro no magnético es atraído por los imanes. Sin embargo, Gilbert fue el primero en preguntarse ¿Por qué ocurre eso?

Encontró la respuesta en lo que conocemos como "magnetismo inducido", el hecho de que el hierro normal se convierte en un imán temporal cuando se le coloca cerca de uno permanente, con una polaridad que provoca la atracción. Tome un imán e introdúzcalo en una caja llena de alfileres: algunos alfileres se adhieren al imán, que es lo que quizás se esperaba. Pero unos alfileres se adhieren con otros que a su vez están unidos al imán: esto sugiere que los alfileres se convierten en magnéticos.

Magnetismo inducido: es el magnetismo que adquieren los cuerpos cuando son colocados en un campo magnético.


Claudia Carlotti
Barcelona, España
Escrito por Claudia Carlotti
el 18/01/2016

Buenas :-)

Estaría interesada en aprender más sobre esta materia, y quién sabe si trabajar de ello (espero)

¿Me podrían asesorar sobre masters, postgrados y otras formaciones oficiales, cursos superiores o subvencionados? ¿Alguna recomendación sobre vuestra experiencia? ¿Por dónde debería tirar?

Qué opináis de los Masters de Sismología

¿Merecen la pena?

PD: España o formaciones a distancia

¡¡Gracias!