[0:00]Hola, mi nombre es Federico y en este video vamos a ver las distintas fuentes con las que se puede generar un campo magnético. Para el caso del campo eléctrico ya sabemos que cualquier objeto cargado a su alrededor altera el espacio de manera tal que el campo eléctrico deja de ser cero y toma algún valor. Para el caso del campo magnético, si bien es un evento relacionado y la carga también está presente, es necesario que esa carga se encuentre en movimiento para que el campo magnético tome un valor distinto de cero. Entonces nosotros vamos a ver casos en los que el campo magnético está creado por una carga en movimiento y casos también que llamamos magnetismo natural, donde el campo magnético está creado por un imán, un imán permanente o inducido. Esto está íntimamente relacionado y es a lo que vamos a discutir a lo largo de la presentación. Bien, en el caso de una carga que se encuentra en movimiento, vamos a observar que el campo magnético es un campo vectorial, por supuesto, cuya dirección es perpendicular al plano que contiene a la velocidad con la cual se desplaza la carga y a la distancia entre la carga y el punto considerado. Fíjense en este esquema, que si la velocidad y la distancia se encuentran contenidos en este plano beige, el vector campo magnético representado con una B larga es un vector perpendicular a dicho plano. En cambio, por ejemplo, en este punto, donde la la velocidad, el el vector velocidad y el vector distancia están contenidos en este plano amarillo, el vector campo magnético va a ser perpendicular a este nuevo plano. Y este análisis podemos repetirlo todo alrededor de la dirección de desplazamiento de la carga, con lo cual en general vamos a decir que el campo magnético circula alrededor de la carga que se desplaza. Eso está representado en esta ecuación, donde el campo magnético es igual a una operación que incluye eh la permitividad, digamos, cuan fácil es que se establezca un campo en ese material que rodea la carga. Este es el caso de la permitividad en el vacío, tiene consideraciones geométricas, involucra a la velocidad e involucra al eh a la distancia esta entre la carga y el punto. Y por supuesto a la magnitud de la carga, este seno del ángulo es el ángulo establecido entre el vector velocidad y el vector distancia. Eh por supuesto, como en el caso del campo eléctrico, eh el el la magnitud del campo magnético también decae con el cuadrado de la distancia. Esto que es cierto para una carga en movimiento, también se verifica para el caso en que las cargas se desplacen a través de un conductor. Es por eso que si nosotros eh establecemos un circuito y lo cerramos de manera tal que circule intensidad de corriente a través de él, vamos a ver que una brújula en sus proximidades se va a desviar. Esto es porque las cargas que se mueven a través del conductor establecen un campo magnético que desvía la aguja de la carga. Eso es lo que está representado acá, fíjense, cuando el circuito se cierra y empieza a circular corriente, acá la corriente circula de arriba hacia abajo en este conductor y mientras está circulando se establece el campo magnético que está representado con estos anillos verdes perpendiculares al conductor. Esto que está acá es una vista desde abajo de este plano, ¿hm? Por eso está este punto, la intensidad de corriente viene hacia nosotros y fíjense que cuando se establece la circulación de corriente, aparece el campo magnético alrededor del conductor desviando eh las agujas de estas brújulas de manera que indican la circulación de ese campo magnético. Esto está representado o esto está establecido en la que se conoce como la Ley de Biot-Savart, que dice cómo es el campo magnético para cualquier elemento conductor que tenga un tramo L y una intensidad de corriente I. Por supuesto el campo magnético va a depender eh de la intensidad de corriente que circule por el conductor, porque esa intensidad es de alguna manera representativa de la cantidad de cargas que se están desplazando a través del conductor. Depende de la cantidad de conductor que estemos considerando, claro, un cable eh eh un un conductor más largo tiene más cargas en movimiento, con lo cual el campo magnético que establece es mayor también. Y de nuevo decae con el cuadrado de la distancia, como eh geométricamente como en cualquier eh campo. La integral de esta ecuación es la que va a indicar la magnitud del campo magnético alrededor, que circula alrededor de un conductor de corriente, este para para cualquier geometría considerada. Para el caso de un conductor rectilíneo, esta integral se resuelve, esa integral se resuelve y queda de esta manera, donde decimos el campo magnético eh depende de la intensidad de corriente y decae linealmente con la distancia en relación al eh conductor. Ese campo, alrededor del conductor, decimos que es perpendicular a la intensidad de corriente eh y su sentido de circulación puede establecerse con lo que se conoce como la regla de la mano derecha que está representada en este esquema. Si uno envuelve al conductor con la mano derecha, de manera tal que el pulgar apunte en el sentido en el que circula la corriente, en este caso de abajo hacia arriba, eh cómo quedan orientados los otros cuatro dedos, representa la orientación que tomará el campo magnético que circula alrededor de ese conductor rectilíneo. Eso está representado aquí con una manito dibujada como en una historieta, pero puede representarse de distintas maneras, en perspectiva, acá, ¿no? Este es un esquema de similar a este, acá donde tenemos el conductor eh horizontal y eh la la el circulación, la la intensidad, perdón, circula hacia la izquierda y entonces el campo magnético circula hacia arriba por delante y hacia abajo por detrás del conductor. Y esto también puede ser representado de esta manera, donde eh se representa el campo magnético con cruces por encima o con puntos por debajo, porque en este eh por encima del conductor el campo magnético entra a la pantalla. Y por debajo del conductor el campo magnético sale de la pantalla. Eh esta representación con cruces y puntos está explicada en otro video eh y también van a encontrar en este mismo eh bloque eh otros dos videos que explican eh con más detalle cómo es esto de la regla de la mano derecha. Si el conductor en vez de estar eh tener una geometría rectilínea, digamos, se encuentra estableciendo lo que se conoce como una espira, es decir, una geometría de tipo circular, el fenómeno es similar. Eh cuando circula corriente por ese elemento circular, utilizando la regla de la mano derecha, uno puede este entender conocer cómo va a ser el campo magnético y eh ustedes si hacen el ejercicio, por ejemplo, en este esquema, van a ver que poniendo el pulgar paralelo a este sentido de circulación, los dedos entran, suben, digámoslo así, por dentro de la espira y salen por fuera de la espira hacia abajo.
[8:15]Recuerden que siempre las líneas de campo magnético son cerradas, se completan hacia abajo por fuera. Eso es lo mismo que está representado acá en con una perspectiva también, ¿no? El campo entra hacia arriba por dentro de la espira y sale circulando hacia abajo por fuera, siendo mucho más intenso este dentro de la espira que fuera de la espira, porque todo la contribución de la espira se suma por decir así, en el área que está delimita. Todo esto puede ser representado con un único vector, eh que va hacia arriba, en este caso, ¿no? Siempre la circulación de la corriente es como indica acá la flecha. Eh esto se conoce como momento dipolar eh de una espira, que en este caso sería un vector orientado hacia arriba. Eh estrictamente la magnitud del campo de nuevo puede ser hallado con con esta ecuación. Ahora si en vez de tener una única espira, tenemos un dispositivo conocido como solenoide, eh que tiene muchas espiras una a continuación de la otra, ¿no? eh formando una especie de espiral apretada de alambre, el campo generado por cada una de estas espiras se va a concentrar dentro del solenoide, se va a sumar, de manera tal que va a ser multiplicado, prácticamente va a ser multiplicado por el número de espiras eh que componen al solenoide en su totalidad. Eh eso está representado acá con distintos esquemas, este creo que es el más claro de todo. Acá se ve, fíjense, eh que hay cruces en la parte de arriba y puntos, esto quiere decir que la intensidad de corriente circula entrando por arriba y saliendo por abajo, completa el circuito por fuera de la pantalla y vuelve a entrar por arriba y sale por abajo y así va circulando por cada uno de los segmentos del solenoide. Utilizando de nuevo la regla de la mano derecha, el el campo de todo este solenoide es, se puede representar con estas líneas. Lo mismo está acá con el solenoide ahora orientado de manera vertical, y fíjense que el campo generado es muy similar al campo magnético generado por una barra imantada. Eh con lo cual esto puede ser considerado a los efectos una barra imantada y de hecho los que uno conoce como electroimanes eh son eh construidos de esta manera. Bien, todo esto en en relación a cómo es el campo magnético generado por una carga en movimiento. Ahora nosotros también eh estamos familiarizados con los campos magnéticos generados por un imán, un imán eh como esos que uno pega en la heladera, ¿verdad? Donde eh vamos a ver que también guarda relación estricta con esto, porque también hay cargas en movimiento en ese imán. Ustedes ya están familiarizados con la naturaleza eléctrica de la materia, este y en el caso de los imanes permanentes, como los que uno pega en la heladera, son fabricados con materiales que se conocen como ferromagnéticos, porque son materiales que tienen ya dipolos magnéticos permanentes orientados, microscópicos, pero como están todos orientados de manera paralela, eh el campo magnético generado por la pieza magnética entera es la suma de los dipolos de cada uno de esos dipolos microscópicos que componen al material completo. Esos dipolos magnéticos no no son otra cosa en principio que el dipolo magnético generado por un electrón en movimiento. Es decir, es una carga en movimiento, cada electrón en movimiento eh genera un dipolo magnético, como vimos en el caso de la de la espira, a través de la cual circulaba corriente, bueno, no puede pensar el electrón moviéndose y entonces este la la cada uno de estos electrones es muy pequeño, por supuesto, pero si están todos orientados de manera paralela, todos ellos se suman y la suma de todos ellos ya eh genera un efecto o un un un fenómeno macroscópico donde eh el imán eh tiene características apreciables ya en el mundo macroscópico. Entonces, eh los ma todo, por supuesto, todos los materiales eh tienen electrones con momento dipolar, ahora dipolar magnético, digo. Ahora, según eh cómo cómo se comporten esos momentos dipolares de cada uno de esos dominios magnéticos microscópicos, es que vamos a separar a los materiales naturales en ferromagnéticos, paramagnéticos o diamagnéticos.
[13:19]Los materiales ferromagnéticos son eh materiales eh que cuyos eh dipolos magnéticos en presencia de un campo magnético externo, se orientan todos de manera paralela, y cuando ese campo magnético externo desaparece, conservan la orientación, conservando entonces eh sus propiedades magnéticas. Esto es el imán con el que uno juega, el que uno pega en la heladera, esas herraduras eh con una eh pintadas de rojo y azul eh con las que uno eh puede hacer experiencias. Eh los imanes que uno conoce, están formados por materiales ferromagnéticos, porque, repito, todos los dipolos eh microscópicos eh están orientados paralelamente, de manera tal que los momentos dipolares microscópicos de cada uno de ellos se suman, formando un momento magnético macroscópico que tiene efectos eh eh macroscópicos, valga la redundancia. Eh típicos materiales ferromagnéticos son, por supuesto, el hierro, de ahí su nombre, y otros metales como el cobalto, el níquel o aleaciones como eh los aceros. Distintos son los materiales paramagnéticos, cuyos momentos magnéticos también se orientan en presencia de un campo magnético externo, pero cuando ese campo magnético externo desaparece, vuelven a desorientarse al azar, de manera tal que los momentos magnéticos de cada uno de estos dominios se cancelan entre sí y el material en su totalidad pierde eh las eh propiedades magnéticas. Es el típico caso cuando uno hace esas cadenas de clips pegados, ¿no? Donde uno eh pega un clip o un alfiler a un imán y después puede pegar un segundo clip al primero, es decir, ese primer clip se comporta como un imán porque está en presencia de un campo magnético externo, que es el de el del imán permanente. Estaríamos en esta situación, entonces ese clip se comporta como un imán, sin embargo, al desprenderse o alejarse de ese imán permanente, ese clip deja de comportarse como un imán porque sus dipolos vuelven a desorientarse y a quedar al azar, perdiendo entonces su eh características magnéticas. Típicos metales son el el aluminio, por ejemplo, o el sodio, eh son eh paramagnéticos, también otros elementos como el aire o el nitrógeno eh tienen esta propiedad. Y por último, existen los materiales diamagnéticos, que son materiales que no tienen momentos dipolares magnéticos preestablecidos, sino que son inducibles en presencia de un campo magnético externo, pero como sucedía con los materiales dieléctricos, eh eh que están discutidos en otro video, los momentos dipolares de esos materiales se orientan de manera antiparalela al campo que los induce y entonces eh se oponen y disminuyen el valor del campo magnético externo total. Este, materiales diamagnéticos son el agua, el carbono, el hidrógeno, por ejemplo. Muy bien, entonces habiendo discutido las fuentes de campo magnético, repasando, estamos hablando de que son pueden ser generados por una carga en movimiento. Eh y eso implica entonces que siempre que haya una corriente eléctrica en un conductor eh va a haber un campo magnético a su alrededor. que si ese eh conductor está conformando una espira, el campo magnético se va a concentrar en su centro y que si se sumamos espiras para generar un solenoide, vamos a tener un campo magnético muy intenso eh generando entonces pudiendo producir un electroimán y habiendo discutido también las fuentes del magnetismo natural, entendiéndolas como eh la propiedad eh de de magnética que tiene eh la materia por tener partículas con carga eléctrica en movimiento que no son otra cosa que los electrones, eh vamos a terminar este video por ahora. Nos seguimos viendo.
