PREGUNTAS UNIDAD 3:
Tipos de imantación
Imantación temporal o permanente: Si las sustancias se frotan con la magnetita se convierten en imanes artificiales por un determinado tiempo (imanes temporales). En algunos casos conservan durante mucho tiempo su poder magnético (imanes permanentes).
Imantación inducida: Si las sustancias magnéticas se someten a una corriente eléctrica, también se comportan como imanes, mientras dura el paso de la corriente (electroimanes).
Propiedades del magnetismo
Los imanes manifiestan sus propiedades magnéticas sin necesidad de que exista contacto con las sustancias con las que interaccionan. La interacción magnética, por tanto, se manifiesta a distancia.
Las líneas de campo magnético en un imán pueden ser trazadas con ayuda de limaduras de hierro. En las zonas donde las líneas están más juntas, el efecto del imán es más intenso. Estas zonas se localizan en los extremos del imán y se denominan polos, que convencionalmente se llaman polo norte y polo sur.
Es fácil comprobar experimentalmente que polos de diferente nombre se atraen y polos de igual nombre se repelen. Si se rompe un imán en dos trozos, cada uno de ellos se comporta como un imán que presenta sus propios polos norte y sur. Es imposible separar los polos de un imán. Este comportamiento sugiere que el magnetismo se debe a la estructura interna de la materia.
¿Qué es un ciclotrón o acelerador de partículas?
Se usa para el control de trayectorias y aceleración de partículas cargadas siendo muy importante en las investigaciones de física de altas energías. En él se consigue acelerar partículas en el interior de un campo magnético haciendo coincidir la variación de la diferencia de potencial del ciclotrón con el periodo del movimiento circular descrito por estas.
¿Qué es un espectrógrafo de masas?
Se utiliza un campo magnético para medir las masas de los distintos isótopos de un elemento químico. Los iones de los isótopos tienen todos la misma carga eléctrica pero masas diferentes, por lo que, si se introducen estos iones perpendicularmente en un campo magnético uniforme con velocidades iguales, describirán trayectorias circulares de radio diferente en función de su masa.
¿Qué es un galvanómetro de cuadro móvil? ¿Para qué se usa?
Es un aparato que mide la intensidad de la corriente eléctrica. Es el elemento principal de amperímetro y voltímetros.
Consta de una serie de espiras rectangulares (bobina o solenoide) situadas en un campo magnético.
La bobina experimenta un giro proporcional a la intensidad de corriente que circula por ella, debido al par de fuerzas generado. A partir de esta desviación y haciendo uso de una aguja calibrada se puede medir el valor de la intensidad.
¿En qué consistíó la experiencia de Oersted?
El experimento de Oersted relaciónó dos tipos de fenómenos físicos hasta entonces independientes: los fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos.
En ella se estudia los efectos de una corriente eléctrica sobre una aguja imantada. Para ello situó una aguja imantada paralela a un conductor rectilíneo y observó que cuando circulaba por él una corriente eléctrica, ésta giraba hasta quedar perpendicular al conductor. Al cesar la corriente, la aguja volvía a su posición inicial. Así pues, el paso de la corriente eléctrica ejercía sobre la aguja imantada los mismos efectos que un imán.
Enuncia la Ley de Ampére e indica para que se puede usar
La Ley de Ampére dice que la circulación a lo largo de una curva cerrada de un campo magnético, es igual al producto de la permeabilidad magnética del medio por la suma de las intensidades netas que se encuentran encerradas en el interior de la curva. Se entiende por intensidades netas la suma algebraica de las corrientes, considerando positivas las que salen y negativas las que entran.
Permite calcular el campo eléctrico creado por distribuciones de carga con cierta simetría, la ley de Ampère permite calcular el campo magnético producido por una distribución de corriente cuando existe también cierta simetría (por ejemplo, el campo magnético producido por una corriente rectilínea).
¿Cómo se define el amperio?
Se define un amperio como la intensidad que circula por dos conductores rectilíneos y paralelos separados a la distancia de 1 m en el vacío para que entre ellos aparezca una fuerza de atracción o de repulsión de 2·10^−7 N por cada metro de longitud del conductor.
Analogías entre el campo eléctrico y el magnético
Ambos tienen su origen en las cargas eléctricas.
El campo eléctrico y el magnético ejercen fuerzas sobre cargas en movimiento según la expresión de la fuerza de Lorentz: F=q·E + q ·(v x B).
Diferencias entre el campo eléctrico y el magnético
Una carga eléctrica en movimiento produce campo eléctrico y magnético mientras que una carga en reposo genera solo campo eléctrico.
Las líneas de fuerza del campo eléctrico son líneas abiertas: comienzan o terminan en una carga, pero pueden extenderse hasta el infinito. Las líneas de fuerza del campo magnético son líneas cerradas: nacen en un polo magnético y finalizan en otro polo magnético de distinta polaridad.
El campo eléctrico es un campo conservativo: el trabajo necesario para mover una carga entre dos puntos del campo no depende de la trayectoria seguida; por ello, es posible definir un potencial eléctrico escalar para describir el campo. El campo magnético es un campo no conservativo y no es posible definir, por tanto, un potencial escalar para describir el campo.
El campo eléctrico también ejerce fuerzas sobre cargas en reposo.
¿Cuál es el origen del magnetismo natural?
El origen del magnetismo natural son las corriente eléctricas. Los electrones tienen en los átomos un movimiento orbital alrededor del núcleo y un movimiento de giro sobre sí mismos o espín.
12.13.14. Carácterísticas de las sustancias diamagnéticas, paramagnéticas y ferromagnéticas
¿Qué se entiende por temperatura de Curie?
A partir de una cierta temperatura llamada temperatura de Curie, las sustancias ferromagnéticas se transforman en paramagnéticas.
Carácterísticas del magnetismo terrestre
La Tierra se comporta como un gigantesco imán con sus polos magnéticos cerca de sus polos geográficos. Sin embargo, el polo Norte magnético coincide con el polo sur geográfico y viceversa. Además, el eje, magnético de la Tierra se traslada lentamente hacia el Oeste.
La intensidad del campo magnético terrestre es extremadamente pequeña. Cerca de los polos se da el valor máximo, de unos 5·10−5 T, cien veces más débil que el creado por un imán común.
¿Cuál es la causa de la existencia del magnetismo terrestre?
Actualmente se acepta que la causa del magnetismo terrestre es el lento movimiento del núcleo terrestre. Sabemos que una parte de este núcleo es líquido. En su parte externa las cargas eléctricas dan lugar a corrientes eléctricas debido al movimiento, y éstas a su vez, son responsables de originar el campo magnético. Con todo, no existe todavía un modelo satisfactorio que explique completamente el magnetismo terrestre.
PREGUNTAS UNIDAD 4:
¿Qué se entiende por inducción electromagnética?
Es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan campos eléctricos.
En la inducción electromagnética se dice que la corriente es generada por una fuerza que pone en circulación a dos electrones. Dicha fuerza se llama fuerza electromotriz (fem).
¿En qué consistíó el experimento de Faraday?
Faraday demostró en un experimento que se podía conseguir inducción electromagnética en determinadas ocasiones. El experimento consiste en usar una espira conductora, que no esté conectada a ninguna fuente de alimentación eléctrica, y un campo magnético externo creado por un imán natural o un electroimán (solenoide).
Caso 1:Si se acerca o se aleja un imán a la espira, el galvanómetro detectará el paso de la corriente eléctrica por ella mientras el imán está en movimiento. El sentido de la corriente cuando se acerca al imán es opuesto al sentido que tiene cuando se aleja. Si se mantiene fijo el imán y se mueve la espira, el resultado es el mismo: aparece una corriente inducida mientras hay un movimiento relativo entre la espira y el imán. Si se sustituye un imán por un solenoide se obtienen los mismos resultados.
Caso 2: Si se mantiene fijos tanto la espira como el solenoide, se observa la producción de una corriente inducida en ellos en el momento de abrir o cerrar el interruptor que controla el paso de la corriente en el solenoide.
¿Cómo explica la ley de Faraday-Henry el experimento de Faraday?
La fuerza electromotriz inducida en un circuito es igual a la variación por unidad de tiempo del flujo magnético que lo atraviesa.
¿Qué se entiende por corriente alterna?
Una bobina que gira con velocidad angular constante en un campo magnético uniforme, se produce una corriente inducida que varía y cambia de sentido periódicamente con el tiempo (corriente alterna).
¿Qué se entiende por alternador?
Es un generador de corriente alterna que transforma la energía mecánica necesaria para girar la bobina en energía eléctrica.
¿Cuáles son los elementos de una central eléctrica?
El elemento básico de una central eléctrica es el alternador, a cuyo eje se acopla una turbina para hacerle girar. Este sistema da lugar a la producción de una corriente alterna por inducción electromagnética.
Tipos de centrales y energía primaria usada en cada una de ellas
Central hidroeléctrica: Energía mecánica (energía potencial gravitatoria).
Central térmica: Energía química.
Central nuclear: Energía nuclear.
Central eólica: Energía cinética.
¿Cómo se realiza el transporte de energía eléctrica desde las centrales?
El transporte de energía eléctrica desde las centrales eléctricas a los consumidores debe hacerse a voltajes muy altos e intensidades muy pequeñas, para reducir las pérdidas durante el transporte por disipación calorífica.
Ventajas e inconvenientes de las centrales hidroeléctricas
VENTAJAS:
Eliminación del peligro de las crecidas de ríos.
Conservación permanente de un caudal mínimo en los ríos.
Suavización del clima por modificaciones climatológicas locales.
Regulación de los regadíos.
INCONVENIENTES:
Inundación de tierras cultivables y pequeños núcleos urbanos.
Retenciones de la carga sólida transportada por el río.
Acumulación de residuos orgánicos.
Alteración de las condiciones vitales de especies piscícolas.
Ventajas e inconvenientes de las centrales termoeléctricas
VENTAJAS:
Instalación de chimeneas y la inyección de aditivos y precipitadores que neutralicen las emisiones contaminantes.
Las centrales termoeléctricas de gas contaminan menos, por lo que se tiende a potenciar su uso.
INCONVENIENTES:
Contaminan por la emisión de partículas y de óxidos de azufre, nitrógeno y carbono, por la generación de residuos sólidos de la combustión.
Inconvenientes de las centrales nucleares
Contaminan por emisión de radioisótopos, generando grandes cantidades de residuos nucleares sólidos y ocasionando contaminación térmica como consecuencia del vertido del agua caliente. Su funcionamiento está sometido a reglas muy estrictas de seguridad.
Inconvenientes de las centrales eólicas y solares
Las centrales eólicas y solares necesitan de grandes extensiones de terreno, con la consiguiente alteración del medio; las eólicas inciden sobre las condiciones de vida de muchas especies de aves, y las maremotrices causan un enorme perjuicio sobre las especies marinas.
Impacto del transporte y distribución de energía eléctrica
Son frecuentes los casos de electrocución de aves en líneas de alta tensión.
Se investiga también el efecto de los campos eléctricos y magnéticos creados por estas líneas, aunque hasta el momento no se han demostrado efectos apreciables.