En la física, el magnetismo es uno de los fenómenos por los cuales los materiales ejercen las fuerzas atractivas o repulsivas en otros materiales . Algunos materiales bien conocidos que exhiben fácilmente las características magnéticas perceptibles (llamadas los imanes son el níquel, el hierro, el cobalto, y sus aleaciones sin embargo, todos los materiales son influenciados a mayor o a poco grado por la presencia de un campo magnético .
El magnetismo también tiene otras manifestaciones en la física, particularmente como uno de los dos componentes de las ondas electromagnéticas tal como luz .
Historia
El Aristotle atribuye el primer de qué se pudo llamar una discusión científica sobre magnetismo al Thales, que vivió de cerca de 625 A. En China, la referencia literaria más temprana al magnetismo miente en un libro llamado libro del del siglo IV A. del amo (鬼谷子) del valle del diablo: " La magnetita hace que el plancha viene o atrae it." La mención más temprana de la atracción de una aguja aparece en un trabajo compuesto entre el ANUNCIO 20 y 100 ( Louen-heng ): " Una magnetita atrae un needle." El chino Shen Kuo (1031-1095) del científico antiguo era la primera persona a escribir del compás y de ése de la aguja magnética que mejoró la exactitud de la navegación empleando el concepto astronómico de del norte verdadero (la piscina ideal intenta, ANUNCIO 1088), y por el siglo XII conocían a los chinos para utilizar el compás de la magnetita para la navegación. El Alexander Neckham, antes de 1187, era el primer en el Europa para describir el compás y su uso para la navegación. En el 1269 Peter Peregrinus escribió el Epistola de Magnete, el primer tratado existante que describía las características de imanes.
Una comprensión de la relación entre la electricidad y el magnetismo comenzó en 1819 con el trabajo por el oersted cristiano, profesor de Juan en la universidad de Copenhague, que descubrió más o menos accidentalmente que una corriente eléctrica podría influenciar una aguja del compás. Este experimento de la señal se conoce como experimento del oersted. Varios otros experimentos siguieron, con el André-Marie Ampère, el Carl Friedrich Gauss, el Michael Faraday, y otros encontrando otros acoplamientos entre el magnetismo y la electricidad. El maxwell del vendedor de James sintetizó y amplió estas penetraciones en las ecuaciones del maxwell, la electricidad unifying, el magnetismo, y las óptica en el campo del electromagnetismo . En 1905, Einstein utilizó estas leyes en la motivación de su teoría de la relatividad especial, en la demostración de proceso que la electricidad y el magnetismo son ligados fundamental e inseparables.
El electromagnetismo ha continuado convirtiéndose en el vigésimo siglo, siendo incorporado en las teorías más fundamentales de la teoría del calibrador, de la electrodinámica de Quantum, de la teoría de Electroweak, y finalmente del modelo estándar .
La física del magnetismo
Imanes y materiales magnéticos
considera también:
l imán Cada electrón es, al lado de su naturaleza, un pequeño imán (véase el momento de dipolo magnético del electrón ). Ordinariamente, los electrones incontables en un material se orientan aleatoriamente en diversas direcciones, no dejando ninguÌn efecto en promedio, pero en un imán de barra los electrones se alinean en la misma dirección, así que actúan cooperativo, creando un campo magnético neto.
Además del campo magnético intrínseco del electrón, hay a veces un campo magnético adicional ese los resultados del movimiento orbital del electrón sobre el núcleo . Este efecto es análogo a cómo un lazo actual-que lleva del alambre genera un campo magnético (véase el dipolo magnético ). Una vez más ordinariamente, el movimiento de los electrones es tal que no hay campo medio del material, pero en ciertas condiciones, el movimiento puede alinearse para producir un campo total mensurable.
El comportamiento magnético total de un material puede variar extensamente, dependiendo de la estructura del material, y particularmente en su configuración del electrón. Varias formas de comportamiento magnético se han observado en diversos materiales, incluyendo:
Diamagnetism
Paramagnetismo Imán molecular
Ferromagnetism Antiferromagnetism
Ferrimagnetism
Metamagnetism
Vidrio de vuelta
Superparamagnetism
Magnetismo, electricidad, y relatividad especial
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l electromagnetismo Como consecuencia de la teoría de Einstein de la relatividad especial, la electricidad y el magnetismo se entienden para ser ligados fundamental. Ambo el magnetismo que carece electricidad, y la electricidad sin magnetismo, son contrarios con la relatividad especial, debido a los efectos tales como la contracción de longitud, la dilatación del tiempo, y el hecho de que la fuerza magnética es velocidad-dependiente. Sin embargo, cuando se consideran la electricidad y el magnetismo, la teoría resultante (electromagnetismo ) es completamente constante con relatividad especial. Particularmente, un fenómeno que aparece puramente eléctrico a un observador puede ser puramente magnético a otro, o más generalmente a las contribuciones relativas de la electricidad y del magnetismo es dependiente en el marco de la referencia. Así, " de la relatividad especial; mixes" la electricidad y el magnetismo en un fenómeno solo, inseparable llamaron electromagnetismo (análogo a cómo " de la relatividad especial; mixes" espacio y tiempo en el espacio-tiempo ).
Campos magnéticos y fuerzas
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l campo magnético
El fenómeno del magnetismo es " mediated" por el campo magnético -- es decir, una corriente eléctrica o un dipolo magnético crea un campo magnético, y ese campo, alternadamente, imparte fuerzas magnéticas en otras partículas que estén en los campos.
A una aproximación excelente (solamente a no hacer caso algunos efectos de quántum---ver la electrodinámica de Quantum), las ecuaciones del maxwell que (que simplifican a la ley de Biot-Savart en el caso de corrientes constantes) describen el origen y el comportamiento de los campos que gobiernan estas fuerzas. Por lo tanto el magnetismo se considera siempre que las partículas cargadas estén eléctricamente en el movimiento ---por ejemplo, del movimiento de los electrones en una corriente eléctrica, o en ciertos casos del movimiento orbital de electrones alrededor de un núcleo de átomo. También se presentan de " intrinsic" Dipolos magnéticos que se presentan de efectos de quántum, es decir de la vuelta quántum-mecánica .
Las mismas situaciones que crean los campos magnéticos (carga que se mueve en una corriente o en un átomo, y los dipolos magnéticos intrínsecos) son también las situaciones en las cuales un campo magnético tiene un efecto, creando una fuerza . Lo que sigue es la fórmula para la carga móvil; para las fuerzas en un dipolo intrínseco, ver el dipolo magnético .
Cuando una partícula cargada se mueve a través de un B del campo magnético, siente un forzar el F de dado por el producto cruzado : donde el es la carga eléctrica de la partícula, es velocidad vector de partícula, y es el campo magnético . Porque esto es un producto cruzado, la fuerza es el perpendicular al movimiento de la partícula y al campo magnético. Sigue que la fuerza magnética no hace ninguÌn trabajo sobre la partícula; puede cambiar la dirección del movimiento de la partícula, pero no puede hacerlo acelerar o retrasar. La magnitud de la fuerza es donde está ángulo entre y .
Una herramienta para determinar la dirección del vector de la velocidad de una carga móvil, del campo magnético, y de la fuerza ejercida está etiquetando el " del dedo índice ; V", el " del dedo medio ; B", y el " del pulgar ; F" con su mano derecha. Al hacer a arma-como la configuración (con la travesía del dedo medio debajo del dedo índice), los dedos representan el vector de la velocidad, el vector del campo magnético, y el vector de la fuerza, respectivamente. Ver también la regla derecha .
La ley de Lenz da la dirección de la fuerza electromotriz inducida (emf) y de resultar actual de la inducción electromágnetica. El físico alemán Heinrich Lenz la formuló en 1834.
Dipolos magnéticos
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l dipolo magnético
Una fuente muy común del campo magnético demostrado en naturaleza es un dipolo, con un " " del poste del sur ; y un " " del Polo Norte ; ; los términos que datan del uso de imanes como contornean que obra recíprocamente con el campo magnético de la tierra para indicar el norte y sur en el globo . Puesto que los extremos contrarios de imanes se atraen, “al norte” el polo magnético de la tierra debe ser magnético “del sur”.
Un campo magnético contiene la energía, y los sistemas físicos se estabilizan en la configuración con la energía más baja. Por lo tanto, cuando está colocado en un campo magnético, un dipolo magnético tiende a alinearse en polaridad opuesta con ese campo, de tal modo cancelando la fuerza de campo neta tanto cuanto sea posible y la baja de la energía almacenó en ese campo a un mínimo. Por ejemplo, dos imanes de barra idénticos pusieron normalmente el norte de lado a lado de la formación al sur, dando por resultado un campo magnético neto mucho más pequeño, y resisten cualquier tentativa de reorientarla para señalar en la misma dirección. La energía requerida reorientarlos en esa configuración entonces se almacena en el campo magnético resultante, que es la fuerza doble del campo de cada imán individual. (Esto es, por supuesto, porqué un imán usado como compás obra recíprocamente con el campo magnético de la tierra para indicar el norte y sur).
Una formulación alternativa, equivalente, que es a menudo más fácil de aplicarse pero quizás ofrece menos penetración, es que un dipolo magnético en un campo magnético experimenta un esfuerzo de torsión y una fuerza que se puedan expresar en términos de campo y fuerza del dipolo (es decir, su momento de dipolo magnético ). Para estas ecuaciones, ver el dipolo magnético .
Monopoles magnéticos
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monopolar magnético Puesto que un imán de barra consigue su ferromagnetism de los electrones microscópicos distribuidos uniformemente a través de la barra, cuando un imán de barra se corta adentro a medias, cada uno de los pedazos resultantes es un imán de barra más pequeño. Aunque un imán se dice para tener un Polo Norte y un poste del sur, estos dos postes no se pueden separar de uno a. Un monopolar - si existe tal cosa - sería una nueva y fundamental diversa clase de objeto magnético. Actuaría como Polo Norte aislado, no atado a un poste del sur, o viceversa. Monopoles llevaría el " charge" magnético; análogo a la carga eléctrica. A pesar de búsquedas sistemáticas desde 1931, en fecha 2006, nunca se han observado, y no podían existir muy bien.
Sin embargo, algunos modelos de la física teórica predicen la existencia de estos monopoles magnéticos . Paul Dirac observado en 1931 que, porque la electricidad y el magnetismo demuestran cierta simetría, apenas pues la teoría de quántum predice que el individual positivo o las cargas eléctricas negativas se puede observar sin la carga de oposición, los polos magnéticos aislados del sur o del norte deben ser observables. Usar teoría de quántum Dirac demostró que si existen los monopoles magnéticos, después uno podría explicar la cuantificación de la carga eléctrica---es decir, porqué las partículas elementales observadas llevan las cargas que son múltiplos de la carga del electrón.
Las teorías unificadas magníficas de cierto predicen la existencia de los monopoles que, desemejante de partículas elementales, son Solitons (paquetes localizados de la energía ). Los resultados iniciales de usar estos modelos para estimar el número de monopoles creados en las observaciones cosmológicas contradichas grandes de la explosión - los monopoles habrían sido tan abundantes y masivos que hace mucho tiempo habrían parado la extensión del universo. Sin embargo, la idea de la inflación (para cuál este problema servido como motivación parcial) era acertada en solucionar este problema, creando modela en qué monopoles existieron pero eran bastante raros ser constantes con observaciones actuales.
Unidades de electromagnetismo
Unidades del SI relacionadas con el magnetismo
Otras unidades
gauss - el gauss, abreviado como G, es la unidad de Cgs de la densidad de flujo magnético o de la inducción magnética ( B ).Oersted - el oersted es la unidad CGS de la fuerza de campo magnético .
el maxwell - es la unidad CGS para el flujo magnético .
μo - símbolo común para la permeabilidad del espacio libre (4πx10-7 n (ampere-turn) ²).
Ver también
style=" delCampo magnético de la tierra
Electrostática
Electroimán
Magnetoestática
Electromagnetismo
Ley de Lenz
Imán plástico
Imán
Magnetar
Campo magnético
Cojinete magnético
de enfriamiento magnético
Terapia del imán
Circuito magnético
Momento magnético
Estructura magnética
Susceptibilidad magnética
Magnetización
Michael Faraday
Micromagnetism
Maxwell del vendedor de James
Coercivity
Onda de vuelta
Magnetización espontánea
Sensor
Agitador magnético
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