Campo magnético

campo magnético - Wikilingue - Encydia

Vista de artista de la magnétosphère terrestre.

Ferrofluide Sometido a un campo magnético cuya inestabilidad provoca puntas que lo llevan sobre la gravedad y la tensión superficial del fluido.

físico, el campo magnético (o inducción magnética, o densidad de flujo magnético) es una magnitud caracterizada por el dato de una intensidad y de una dirección, definida enteramente del espacio, y determinada por la posición y la orientación de imanes, de électroaimants y el desplazamiento de cargos eléctricos. La presencia de este campo se traduce por la existencia de una fuerza que trata sobre los cargos eléctricos en movimiento (dicha fuerza de Lorentz), y varios efectos que afectan ciertos matériaux (paramagnétisme, diamagnétisme o ferromagnétisme según los casos). La magnitud que determina la interacción entre un matériau y un campo magnético es la susceptibilidad magnética.

El campo magnético forma, con el campo eléctrico ambos composantes del campo electromagnético descrito porel électromagnétisme. De las ondas de campos eléctricos y magnéticos mezcladas pueden propagarse libremente en el espacio, y en la mayoría de las matériaux. Estas ondas son llamadas ondas electromagnéticas, y corresponden en todas las manifestaciones de la luz, en todas las propiedades de longitud de onda (ondas radio, propiedad microonda, infrarouge, propiedad visible, ultraviolet, rayos X y rayos gamma). La disciplina que estudia los campos magnéticos statiques (no dependiente no del tiempo) es la magnétostatique .

Las aplicaciones del dominio de este campo son numeroso, incluso en la vida corriente : indigne el hecho que éste es una composante de la luz, explica la atracción de los imanes, la orientación de las brújulas y permite entre demás la construcción de alternateurs y de motores eléctricos. El almacenaje de informaciones sobre bandas magnéticas o discos duros se hace en la ayuda de campos magnéticos. De los campos magnéticos de muy fuerte intensidad son utilizados en los aceleradores de partículas o las tokamaks para focalizar un puñado de partículas muy energéticas con el fin de hacerlas entrar en colisión. Los campos magnéticos son igualmente omnipresentes en astronomie, donde están en el origen de numerosos fenómenos como el rayonnement synchrotron y el rayonnement de courbure, así como la formación de jets en las regiones donde se observa un disco de accrétion. El rayonnement synchrotron es igualmente abundantemente utilizado en numerosas aplicaciones industriales.

Matemáticamente, el campo magnético es descrito por un campo pseudo vectoriel^[1], que se acerca de un campo de vecteurs por varios aspectos, pero presente algunas sutilidades en el nivel de los symétries. Las ecuaciones que describen la evolución del campo magnético son llamadas ecuaciones de Maxwell, en el honor de James Clerk Maxwell que los ha finalisées 1873. Es no obstante Albert Einstein que 1905 ha propuesto el premier la visión más coherente, en el marco de la relatividad restringida que acababa de descubrir y que es indissociable.

Sumario

1 Histórico
2 Expresión del campo magnético
3 Manifestaciones del campo magnético
4 Campo magnético, excitación magnética y aimantation
- 4.1 Diferencia entre campo magnético y excitación magnética
5 Visualización del campo magnético
6 Efectos del campo magnético
7 Energía magnética
8 Cálculo del campo magnético
- 8.1 Propiedades matemáticas
  - 8.1.1 Symétries
  - 8.1.2 Cambio de référentiel
- 8.2 Cálculo del campo
9 Aplicaciones
10 Notas y referencias
11 Ver también

Histórico

Artículo detallado : Historia de la electricidad.

Desde el VI^e siglo av. J.-C., Los filosofas griegos describían — e intentaban de explicar — el efecto de minerales ricos en magnétite. Estas rocas eran salidas entre demás de la ciudad de Magnésie : dio su nombre en el fenómeno.

La magnétite, mineral que presenta propiedades magnéticas, intriguait ya los Griegos hay 2 600 años.

La aguja « Muestra-sur » es mencionada » para la primera vez al XI^e siglo por Chen Koua y, incluso se hay testimonios del conocimiento delimán en China^[2] desde el III^e siglo av. J.-C., El problema del magnétisme terrestre aparece mucho más tarde. La utilización de la brújula en las técnicas de navegación dataría del XII^e siglo y su uso exacto resto a precisar a causa de una navegación esencialmente costera a esta época^[2]. Las brújulas hacían uso del campo magnético terrestre, que se encuentra ser hoy a poco cerca alineado con el eje de rotación terrestre, razón para la cual una brújula, indicando el polo magnético, indica también (aunque approximativement) la dirección del polo geográfico terrestre.

En Occidente, Piedra de Maricourt fue lo uno de los premiers a trabajar sobre el magnétisme y publicó su Epistola de magnete a poco cerca a la misma época que los sabios chinos. Más allá del mero problema de las prioridades, sería interesante de saber cómo ciertas técnicas han podido viajar y se no es posible que de los desarrollos paralelos, y chronologiquement casi concomitants, se hayan producido^[2].

Para los encyclopédistes de las Luces^[3], « el magnétisme es el nombre general que se da en las diferentes propiedades del imán ». Atribuyen sus efectos en una materia subtil^[4], diferente del aire » (porque estos fenómenos han igualmente lugar en el vacío) que llaman magnético. Más lejos afirman que « es todavía una cuestión no menos difícil que de saber se hay algún informe entre la causa del magnétisme & aquella de la electricidad, porque se no connoît mucho mejor lo una que la otra. »

Hasta el comienzo de los años 1820, se no conocía que el magnétisme de los imanes naturales en base de magnétite. Hans Christian Ørsted mostró 1821 que una corriente eléctrica que recorre un hilo influya la aguja de una brújula sita a proximidad. Fue sin embargo incapaz de explicar este fenómeno en la luz de los conocimientos de la época. La mismo año, Michael Faraday énonce la ley de Faraday, que traza un primer vínculo entre electricidad y magnétisme .

1822, el primer motor eléctrico es inventado : la rueda de Barlow.

André-Marie Ampère propuso poco después de una ley phénoménologique, hoy demostrada en el marco general del électromagnétisme, llamado théorème de Ampère, que conecta el campo magnético en las corrientes. Poco después, 1825, el electricista William Sturgeon crea el premier électroaimant.

1873, James Clerk Maxwell unifica el campo magnético y el campo eléctrico, al seno de la teoría de la électromagnétisme. C haciendo, descubre una incompatibilidad entre las leyes de la mécanique clásica y las leyes de la électromagnétisme. Estas últimas prédisent que la velocidad de la luz es independiente de la velocidad de un observador por informe en la fuente que emite la luz, hipótesis incompatible con las leyes de la mécanique clásica.

1873, la ingeniera belga Zénobe Gramo descubre el primer motor eléctrico a corriente continua, utilisable a gran escala.

1887, los Americanos Albert TIENE. Michelson Y Edward Morley verifican expérimentalement (experiencia de Michelson-Morley) las predicciones de Maxwell.

1905, Albert Einstein resuelve la paradoja descubierta por Maxwell que muestra que las leyes de la mécanique clásica deben en realidad ser reemplazadas por otras leyes, aquellas de la relatividad restringida.

1933, Walther Meissner y Robert Ochsenfeld descubren que una muestra supraconducteur sumergido en un campo magnético tiene tendencia a expulsar éste de su interior (efecto Meissner).

1944, Lars Onsager propone el premier modelo (dice modelo de Ising) que describe el fenómeno de ferromagnétisme .

1966, el doctor Karl Strnat descubra los premiers cariñosos samarium-cobalt, de una energía fenomenal (18 a 30 MGOe)^[5].

1968 son descubiertos los pulsars, cadáveres de estrellas extraordinairement densas, escaño de los campos magnéticos los plus intensos que existen hoy en la naturaleza (4×10⁸ teslas para el pulsar del Cangrejo, por ejemplo).

1983, un equipo internacional crea imanes néodyme-hierro-bore, los plus potentes imanes permanentes conocidos en este día (35 MGOe sea aproximadamente 1,25 tesla^[5]).

1998, un equipo ruso crea un campo magnético pulsé por una explosión que alcanza 2 800 T^[6].

El 12 de diciembre de 1999, un equipo estadounidense crea un campo magnético continuo de una intensidad de 45 T^[7].

2006, de los campos magnéticos pulsés han alcanzado 100 T sin destrucción^[8].

Expresión del campo magnético

Notación

Se anota generalmente el campo magnético con la carta B, escrita en índole gorda o superada de una flecha, estas dos notaciones que indican que se trata de un vecteur (o en la ocurrencia de un pseudovecteur) : $\vec B$ o B . Esta carta, empruntée a James Clerk Maxwell, viene de sus notaciones : describía los tres composantes del campo magnético independientemente, por las cartas B, C, D. Los composantes del campo eléctrico que es, en las notaciones de Maxwell las cartas E, F, G.

El campo que es definido en todo el espacio, es de hecho una función de las coordinadas, general anotadas por el rayo vecteur r, y eventualmente del tiempo t, también es anotado B(r) o B (r, t). No obstante, se utiliza a menudo la notación B, la dependencia espacial y/o temporal que es implicite.

Unidades

Artículo detallado : Intensidad de campo magnético.

Fichero:Neodymium magnet lifting spheres.jpg

De los imanes NdFeB, creando un campo de 1,25 tesla (arriba y entre las esferas), dando soporte 1 300 veces les propio peso.

La unidad moderna utilizada para cuantificar la intensidad del campo magnético es el tesla, definido 1960^[9]. Es una unidad derivada del sistema SÍ. Se define un tesla por un flujo de inducción magnética de un weber por metro cuadrado :

1 T = 1 Wb·m^-2 = 1 kg·s^-2·TIENE^-1= 1 N·A^-1·m^-1 = 1 kg·s^-1·C^-1.

Para diversas razones históricas proveniente de los trabajos de Charles de Coulomb, ciertos autores prefieren utilizar unidades fuera del sistema SI, como el gauss^[10] o el gamma^[11]. Se tiene :

1 tesla ≈ 10 000 gauss (aproximación) ;
1 tesla = 1 000 000 gamma.

Finalmente, se utiliza igualmente a veces el œrsted, sobre todo para cuantificar la fuerza » de los imanes naturales, cuyos lo equivalen SÍ es el ampère por metro TIENE.M^-1 por la relación :

$1\, \mathrm{Oe} = \frac{10^3}{4 \pi} \mathrm{A \cdot m^{-1}}$ .

Órdenes de magnitud

En el espacio interplanétaire, el campo magnético es comprendido entre 10^-10 y 10^-8 T^[12]. De los campos magnéticos a más grande escalera, por ejemplo en el seno de Vía Láctea son medidos igualmente, por medio del fenómeno de rotación de Faraday, particular gracias a la observación de las pulsars. El origen y la evolución de los campos magnéticos a las escaleras galactiques y más allá es hoy por hoy (2007) un problema abierto astrophysique. Las estrellas, a la manera de los planetas, poseen también un campo magnético, que puede ser puesto de manifiesto por spectroscopie (efecto Zeeman). Una estrella en final de vida tiene tendencia a contraerse , dejando a la salida de la fase donde es el escaño de reacciones nucleares un residuo más o menos compacto. Esta fase de contracción aumenta considerablemente el campo magnético en la superficie del astro compacto. Así, una enana blanca posee un campo magnético que puede ir hasta 10⁴ teslas, mientras que una estrella a neutrons joven, bien más compacta que una enana blanca tiene un campo medido a 10⁸ incluso 10⁹ teslas. Ciertas estrellas a neutrons llamadas pulsars X anormales y magnétars parecen ser dotadas de un campo magnético hasta 100 vez \ elevada^[13]^,^[14].

Un imán NdFeB (néodyme-hierro-bore) del tamaño de una pieza de moneda (creando un campo del orden de 1,25 T^[5]) puede levantar un objeto de 9 kg y borrar las informaciones almacenadas sobre una tarjeta de crédito o una disquette. Las utilizaciones médicas, como la IRM, implican campos de intensidad que va hasta 6 T. Los spectromètres RMN pueden alcanzar hasta 23,5 T (1 GHz résonance del proton).

que Es una composante del campo electromagnético, la intensidad del campo magnético décroît con la distancia en su fuente, pero es de alcance infinito. Esto es intimement ligado al hecho que la partícula elemental vecteur de lainteracción electromagnética, el fotón, es de masa ninguna.

Manifestaciones del campo magnético

Artículos detallados : Magnétisme y Électromagnétisme .

físico clásico, los campos magnéticos son salidos de corrientes eléctricas. Al nivel microscopique, un electrón en « órbita » en torno a un núcleo atómico puede ser visto como una minúscula riza de corriente, generando un flojo campo magnético y que se comporta como un dipôle magnético. Según las propiedades de las matériaux, estas estructuras magnéticas microscopiques van a dar lugar a esencialmente tres tipos de fenómenos :

En ciertos casos, los campos generados por electrones de atomes vecinos presentan una cierta tendencia a alinearse los unos por informe a los demás, un campo magnético macroscopique, es decir una aimantation espontánea, es susceptible de aparecer. Es el fenómeno de ferromagnétisme , explicando la existencia de imanes permanentes. Es posible de destruir el campo magnético de un imán en el chauffant más allá de una cierta temperatura. La agitación térmica generada por el chauffage rompa las interacciones entre atomes cercanas que eran responsable de la alineación de los campos magnéticos atómicos. práctico, el fenómeno de ferromagnétisme desaparece más allá de una cierta temperatura llamada temperatura Curie. Es 770 gradas Celsius para el hierro.
En la ausencia de ferromagnétisme, o a una temperatura demasiado elevada para que éste aparezca, la presencia de un campo magnético externo puede traer los campos microscopiques a alinearse en el sentido del campo. Este fenómeno es llamado paramagnétisme. La transición entre el estado ferromagnétique y el estado paramagnétique se hace por medio de una transición de fase dicha de segundo orden (es decir que el aimantation extiende continûment hacia 0 a medida que la temperatura aproxima la temperatura de Curie, pero que su derivada por informe a la temperatura diverge a la transición). El premier modelo matemático que permite reproducir un tal comportamiento se llama el modelo de Ising, cuya resolución, considerada como una vuelta a la fuerza matemática, ha sido efectuada por el precio Nobel de chimie Lars Onsager 1944.
Al inverso, ciertos matériaux extienden a reaccionar alineando sus campos magnéticos microscopiques de modo antiparallèle con el campo, es decir que se esfuerza de disminuir el campo magnético impuesto del exterior. Un tal fenómeno es llamado diamagnétisme.

Corrientes eléctricos

Una corriente eléctrica, de intensidad I (I > 0), recorriendo un hilo crea un campo magnético B en torno a éste.

Toda corriente eléctrica genera un campo magnético, este que ha mostrado la experiencia histórica de Ørsted.

La presencia de una corriente permite pues de influir localmente el campo magnético, es el principio de los électroaimants. Este campo magnético es de tanto más intenso que la corriente el este. Réciproquement, Un campo magnético variable es susceptible de generar una corriente eléctrica. Es el principio de lainducción magnética que utilizan todas las máquinas eléctricas.

Campos magnéticos de los planetas

Representación de artista del campo magnético terrestre.

Artículos detallados : Magnétosphère, campo magnético terrestre y aurore polar.

La Tierra , como la mayoría de los planetas del sistema solar, posee un campo magnético. Este campo magnético terrestre — que protege la Tierra desviando las partículas cargadas salidas del Sol en una región llamada magnétosphère — es principalmente de origen interno. Se supone que es salido de efectos de convección de la materia sita en el núcleo interno de la Tierra, principalmente compuesto de hierro y de nickel líquido. particular, de las corrientes (aunque muy débiles), recorriendo el núcleo inducirían este campo magnético, por un proceso llamado efecto dynamo.

El valor mediano del campo magnético terrestre es de aproximadamente 0,5 gauss (esté 5×10^-5 T). El campo magnético terrestre fluctue durante el tiempo : su dirección y su intensidad no son constantes. Además, no es homogène enteramente del globo^[15].

Aurores al polo de Júpiter .

particular, los campos magnéticos de los planetas Júpiter y Saturno , los plus intensos después de aquel del Sol^[16] son actualmente mucho estudiados afin sobre todo de comprender el décalage entre la orientación del campo magnético y el eje de rotación del planeta, así como su variac.^[17]. La medida del campo magnético de Saturno es el uno de los objetivos de la misión Cassini-Huygens^[18], mientras aquel de Júpiter será estudiado por la sonda JUNO^[19]. El origen de estos campos es supuesta ligada a los movimientos del núcleo de hydrogène metálico que resguardan.

Al nivel de los polos magnéticos de estos planetas, el campo tiene tendencia a guiar las partículas cargadas, salidas por ejemplo del viento solar. Éstas, muy energéticas, interagissent a veces con la atmósfera del planeta : es lo que se puede observar bajo la forma de las aurores polares.

Monopôles Magnéticos

Artículo detallado : Monopôle magnético.

Una de las diferencias fundamentales entre el campo eléctrico y el campo magnético es que se observa en la naturaleza de las partículas que poseen una carga eléctrica, mientras que se no observa ni partícula ni objeto que posee una carga magnética. práctico encubrió se traduce por la ausencia de configuraciones que poseen un campo magnético puramente radial, lo que matemáticamente corresponde en el hecho que el campo magnético es de discrepancia ninguna.

particular, todo imán posee un polo norte y un polo sur magnético. Si se rompe este imán en dos, se se encuentra con dos imanes que tienen cada uno un polo norte y un polo sur magnético. Matemáticamente, esta propiedad se traduce por el hecho que la discrepancia del campo magnético es ninguna, propiedad formalizada por la una de las ecuaciones de Maxwell. De los objetos hipotéticos no que poseen que un solo polo magnético son llamados monopôles magnéticos.

La existencia de monopôles magnéticas no tiene para la hora ser probada. De un punto de vista física, nada no prohibido no obstante su existencia. En esta hipótesis, la électrodynamique quantique prédit ciertas de sus propiedades, a saber que la carga eléctrica y la carga magnética están dos entidades \ discretas, cuyo producto del más pequeño valor positiva es igual al producto de un número entero por la constante de Planck reducida. Se habla en este caso de monopôles de Dirac, nombrados en el honor del físico inglés Paul Dirac que ha probado esta propiedad de discrétisation.

En la teoría de Yang-Mills, se hace intervenir un monopôle de 't Hooft-Polyakov.

Origen relativiste

Artículo detallado : Transformaciones de Lorentz del campo electromagnético.

Una partícula cargada, al reposo en el vacío, engendre un campo eléctrico isotrope, idéntico en todas las direcciones del espacio.

En cambio, su desplazamiento rompe esta symétrie, a causa de efectos relativistes : esta deformación es en el origen del campo magnético.

1905, Albert Einstein mostró cómo el campo magnético aparece, como un de los aspectos relativistes del campo eléctrico^[20], más precisamente en el marco de la relatividad restringida.

Se presenta como el resultado de la transformación lorentzienne de un campo eléctrico de un premier référentiel a un segundo en movimiento relativo.

Cuando una carga eléctrica se desplaza, el campo eléctrico engendré por esta carga ya no es percibida por un observador en el reposo como a symétrie esférico, a causa de la dilatación del tiempo prédite por la relatividad. Se debe entonces emplear las transformaciones de Lorentz para calcular el efecto de esta carga sobre el observador, que da una composante del campo que solo trata sobre los cargos que se desplazan : lo que se llama « campo magnético ».

Se puede así describir los campos magnéticos y eléctricos como dos aspectos de un mismo objeto físico, representado en teoría de la relatividad restringida por un tenseur de rango 2.

Campo magnético, excitación magnética y aimantation

Un matériau sumergido en un campo magnético es susceptible de generar un nuevo campo magnético al seno de éste. Más precisamente, puede generar una densidad de dipôles magnéticas suficiente para que ésta genera un campo magnético medible. Un tal fenómeno es llamado aimantation.

Un matériau ferromagnétique posee una aimantation espontánea, es decir existente mismo en la ausencia de campo exterior, pero mismo en este caso, el valor del aimantation es influida por la intensidad del campo magnético exterior. El campo generado por el aimantation se añade en el campo inicial, y es la suma de las dos que es observada. En un tal caso, el término de campo magnético designa el campo total, y el campo inicial toma el nombre de excitación magnética.

Dicho de otra manera, se ha traído a veces a distinguir el campo inicial, la excitación magnética, anotada H, del campo total, anotado B, conectados el uno al otro por la relación :

$\boldsymbol B = \mu_0 \left( \boldsymbol H + \boldsymbol M \right)$ ,

μ₀ que está la perméabilité magnética del vacío y M el aimantation del medio.

El aimantation es una consecuencia de la excitación magnética, y hay pues una función (eventualmente complicada)

$\boldsymbol M = \boldsymbol M \left( \boldsymbol H \right)$ .

En los casos los plus meros, estas dos cantidades son proporcionales mutuamente, y se define la susceptibilidad magnética χ, cantidad sin unidad, por :

$\boldsymbol M = \chi \boldsymbol H$

Lo que permite escribir :

$\boldsymbol B = \mu_0 \left(1 + \chi \right) \boldsymbol H = \mu_0 \mu_r \boldsymbol H$

Con

$\mu_r = 1 + \chi$ ,

Que es llamado la perméabilité magnética (o perméabilité) del medio.

Cuando el matériau es anisotrope, la relación entre excitación y aimantation puede ser más compleja. particular, estas dos cantidades pueden no tener misma dirección. En este caso, si se supone que han conectado por una relación lineal, ésta es bajo forma matricielle.

Diferencia entre campo magnético y excitación magnética

Es bien a menudo difícil de distinguir un campo magnético B de una excitación magnética H si tenemos en cuenta que son dados a menudo como que son ligados por una perméabilité magnética relativamente compleja a estimar (porque función del matériau y de la norma de una eventual corriente eléctrica abrazando éste).

De hecho, la inducción magnética es un campo en el sentido físico del término es decir que en un punto del espacio sometido en este campo, una fuerza de atracción (o de répulsion) magnética es susceptible de aplicarse.

Con respecto a la excitación magnética, es una función matemática que hace el vínculo entre una corriente eléctrica y un campo magnético. Es definida perfectamente por la ecuación de Maxwell-Ampère :

$\boldsymbol \nabla \wedge \boldsymbol H \ = \boldsymbol j$ (Formulación local),

O bien

$\oint_C \boldsymbol H \cdot \mathrm{d} \boldsymbol l = nI$ (Formulación integral).

En el aire, los vecteurs H y B son iguales a una constante multiplicative cerca de (perméabilité magnética del aire, cercano de aquella del vacío). Se puede escoger de estudiar indifféremment el uno o el otro a causa de la relación rígida que los liga. En cambio, en un matériau quelconque, particular para los matériaux ferromagnétiques, ambos vecteurs tengan que ser distinguidos claramente porque además de las diferencias que acabamos de ver, de los fenómenos de no-linéarités (saturación magnética y hystérésis ) compliquen las relaciones entre B y H .

El campo de excitación H es llamado a veces « campo corriente » para mejor subrayar su origen.

Visualización del campo magnético

Líneas de campo

Artículo detallado : Línea de campo.

Puesta de manifiesto de líneas de campo magnético por de los brindilles de acero y de la limaille.

Por definición, las líneas de campo del campo magnético son el conjunto de las curvas « enteramente » tangentes a B' .

Estas líneas conectan los polos magnéticos, y por convención se los orienta de forma que las líneas de campo de un imán entran por el sur y resaltan por el norte. Su expresión local es tal qué :

$\boldsymbol B \wedge {\mathrm d} \boldsymbol l = 0$ .

Donde dl, de coordinadas (dx, d, dz), es un vecteur infinitésimal. Una ecuación paramétrique que describe las líneas de campo se deduce de la fórmula aquí-encima que escoge una variable de integración (por ejemplo x si la composante B_x es no ninguna) e integrando las ecuaciones, que en coordinadas cartésiennes dan

$\frac{{\mathrm d} y}{{\mathrm d} x} = \frac{B_y}{B_x}$ ,

$\frac{{\mathrm d} z}{{\mathrm d} x} = \frac{B_z}{B_x}$ .

Observación

Cuando se aproxima un imán de una pólvora de hierro , se observa formas geométricas particulares. El ferromagnétisme de la limaille de hierro hecho que ella se cariñosa ligeramente en presencia del campo magnético. Así, la limaille se orientará de forma que se observará las líneas de campo magnético.

La forma precisa de estas líneas depende de la forma del imán.

En una bobine suficientemente larga, se observa y se muestra que el campo magnético es prácticamente uniforme adentro : las líneas de campo son llevadas por derechas paralelas y asimismo separación, según el eje del solénoïde.

Descomposición

El campo magnético que es de discrepancia ninguna (se habla a veces de campo solénoïdal), es posible del décomposer en dos campos llamados campo toroïdal y campo poloïdal. Una tal descomposición es apropiada particularmente en las configuraciones de forma esférica, y se encuentra pues frecuentemente utilizada geofísica y física stellaire. Es utilizada igualmente para describir el campo magnético que reina en un tokamak.

Efectos del campo magnético

Efectos físicos

Fuerza de Lorentz

Artículo detallado : Fuerza de Lorentz.

La fuerza de Lorentz.

El campo magnético influya las partículas cargadas al travers de la fuerza de Lorentz.

En la ausencia de campo eléctrico, la expresión de esta fuerza es, para una partícula de cargo q animada de una velocidad v :

$\boldsymbol F = q \boldsymbol v \wedge \boldsymbol B$

dónde Se ha anotado el producto vectoriel por una cruz, y donde las cantidades son expresadas en las unidades del sistema internacional.

Se puede réécrire esta relación bajo forma différentielle para un hilo, introduciendo la corriente eléctrica :

$\mathrm d \boldsymbol F = I \mathrm d \boldsymbol l \wedge \boldsymbol B$

Con I la intensidad de la corriente eléctrica, B el campo magnético y dl una porción infinitésimale de hilo, simbolizada por un vecteur tangent a éste.

Esta expresión se generaliza en las distribuciones de corrientes bidimensionnelles (superficies y corrientes surfaciques) como tridimensionnelles (volúmenes y corrientes volumiques). Se introduce en estos casos la noción de « elemento de corriente » dC, definida por :

DC = j_s·dS para una superficie, donde j_s es la corriente surfacique ;
DC = j dτ para un volumen, donde j es la corriente volumique.

Se tiene así una expresión general :

$\mathrm d \boldsymbol F = {\rm d} \boldsymbol C \wedge \boldsymbol B$ .

Fuerza de Laplace

Artículo detallado : Fuerza de Laplace.

La fuerza de Laplace es simplemente un caso particular de la fuerza de Lorentz, para una abogacía homogène y conductor, recorrido por una corriente eléctrica y ubicada en un campo magnético.

Contra la fuerza de Lorentz, no trata de las partículas constituyentes de la abogacía, pero del efecto macroscopique : si su expresión es similar, el sentido físico de los objetos considerados difiere. particular, la fuerza no es siempre orthogonale a la velocidad.

La expresión de la fuerza de Laplace está :

$\mathrm d \boldsymbol F = I \mathrm d \boldsymbol l \wedge \boldsymbol B$ ,

Donde I es la intensidad de la corriente, B el campo magnético y dlo uno elemento infinitésimal de la abogacía.

Supraconducteurs

El efecto Meissner resulta de la expulsión de los campos magnéticos por un matériau supraconducteur.

Artículo detallado : Efecto Meissner.

Los matériaux supraconducteurs tienen la propiedad interesante de no poder ser penetrados por un campo magnético : se habla de expulsión del campo magnético. Se observa este fenómeno por ejemplo al travers delefecto Meissner.

Una de las interpretaciones posibles consiste en proporcionar una masa en los fotones, portadores del campo magnético, lo que disminuye el alcance de este campo adentro del matériau. Es así posible de hacer de los analogies con procesos como el mecanismo de Higgs, que explica la masa de los portadores de las interacciones nucleares.

Se traduce encubrió por una expresión particular del potencial vecteur.

Este efecto no sabría por otra parte ser observado entre dos imanes : la lévitation statique sería prohibida entonces por el théorème de Earnshaw.

En la teoría BCS, que trata de los supraconducteurs, se puede mostrar que el potencial vecteur es de la forma :

$\boldsymbol A (x) = \boldsymbol A_0 e^{-\frac{x}{\lambda}}$ ,

O x la profundidad de pénératration en el supraconducteur y λ es la longitud de penetración característica, que vale

$\lambda = \sqrt{\frac{m}{2 \mu_0 e^2 \rho_{\rm s}}}$ ,

Donde m es la masa de un electrón, e su carga eléctrica y ρ _s la densidad superfluide del supraconducteur, supuesta uniforme y constante. Así, el potencial vecteur — pues el campo magnético — solo penetra sobre una espesura de algunas λ adentro del matériau.

Si el campo magnético environnant el matériau supraconducteur es demasiado intenso, éste no puede expulsar el campo en su totalidad. Ciertas regiones del matériau supraconducteur van a devenir no supraconductrices y canaliser el campo magnético. El supraconducteur tiene tendencia a minimizar el tamaño de tales regiones, que toman la forma de tubes alineados a lo largo del campo magnético. Estas regiones son llamadas, para razones evidentes, tubes de flujos.

Inducción, inducción mutua y ondas

Artículo detallado : Inducción magnética.

Chauffage Por inducción de una botella en metal : la variac. de un campo magnético inducido de las corrientes en el cuerpo del objeto, que calientan éste por efecto Joule.

El fenómeno de inducción electromagnética (o inducción magnética o, simplemente, inducción) tiene para resultado la producción de una diferencia de potencial a los hitos de un conductor eléctrico sometido a un campo electromagnético variable. Cela se expresa al travers de laecuación local de Maxwell-Faraday :

$\boldsymbol \nabla \wedge \boldsymbol E = - \frac{\partial \boldsymbol B}{\partial t}$ ,

E que Es el campo eléctrico, B el campo magnético.

Este campo eléctrico puede a su vez engendrer un campo magnético, propagando así una onda electromagnética.

Cuando un matériau es ubicado en un campo magnético variando, aparece en éste un campo eléctrico (cuya circulación es llamada fuerza électromotrice) que genera a su vez corrientes , llamados corrientes de Foucault. Es por un lado el principio de los alternateurs, que producen de laelectricidad desplazando de los imanes. Es por otro lado el principio de los chauffages y placas en inducción, porque la disipación por efecto Joule de estas corrientes calienta el metal.

Por otra parte, dos sistemas magnéticos, como de los bobines, pueden ser acoplados al travers del campo magnético. Se habla de inducción mutua (o de mutua inducción). Este efecto modifica el comportamiento individual de cada circuito.

Se puede abordar este efecto por un modelo muy mero : un conductor ohmique de conductividad eléctrica γ es recorrido γ por un campo magnético sinusoïdal, de intensidad B₀ y de pulsación ω. Este campo es, en cualquier momento t, de intensidad B dato por :

$B = B_0 \sin( \omega t + \varphi)$ .

Este campo inducido en el conductor, según la ley de Faraday, un campo eléctrico E de intensidad E dato por

$E = - \omega B_0 \cos( \omega t + \varphi)$ .

Según la ley de Ohm, se disipa pues una potencia mediana volumique, por efecto Joule :

$\mathcal P = \gamma \langle E^2 \rangle = \frac{\gamma \omega^2 B_0^2}{2}$ .

Efecto Hall

Artículo detallado : Efecto Hall.

Un conductor, recorrido por una corriente eléctrica según una dirección, sometido a un campo magnético dirigido en una segunda dirección, presenta una diferencia de potencial según la tercera dirección. Este fenómeno es conocido bajo el nombre de efecto Hall, en el honor del físico estadounidense Edwin Herbert Hall.

Se puede explicar este efecto al travers de la física clásica, que considera que los portadores de cargo (por ejemplo los electrones) que se desplazan en el cuerpo del conductor están sujeto en la fuerza de Lorentz, pues desviados, de forma que su reparto es diferente por un lado y otro del conductor — de donde la diferencia de potencial. Se puede explicarlo de manera más fundamental desde el punto de vista de la mécanique quantique.

Este efecto es en la base de numerosos dispositivos de medida del campo magnético y de la corriente eléctrica.

Magnétorésistance

Artículos detallados : Magnétorésistance, Magnétorésistance gigante, Magnétorésistance colosal y Magnétorésistance a efecto túnel.

En presencia de un campo magnético, ciertos conductores ven su aguante eléctrico variar. Este efecto es llamado magnétorésistance, y presente de numerosas aplicaciones, por ejemplo en los discos duros que equipan los computadores modernos.

No hay a este día de explicación definitiva de todos los fenómenos de magnétorésistance, pero de las teorías diferentes que rigen los principales manifestaciones de este efecto : la magnétorésistance clásica, « gigante », « colosal » y la magnétorésistance a efecto túnel.

Dipôles Magnéticos

Artículos detallados : Dipôle magnético y momento magnético.

Un dipôle magnético, caracterizado por su momento magnético, es análogo a un imán derecho.

A veces, se puede introducir la noción de momento magnético, que permite trabajar con de los dipôles.

particular, se utiliza este modelo en el nivel microscopique, cuando un conjunto de moléculas o de partículas es recorrido por una corriente. Para una riza que ciñe una superficie orientada S y recorrida por una corriente I, se define el momento magnético Sr por :

$\boldsymbol M = I \boldsymbol S$ .

Esto vuelve a asimilar el objeto en un imán derecho infinitamente final. Se puede entonces introducir una energía potencial dipolaire :

$E_p = - \boldsymbol M \cdot \boldsymbol B$ .

Así, es mínima cuando el dipôle es alineado con el campo. Se muestra al igual que, en un canal de dipôles, se orientan todos en una misma dirección para minimizar su energía. En los casos (frecuentes) donde se no sabe modéliser la estructura de un dipôle magnético por una riza de corriente, el momento magnético es definido por la relación aquí-encima, es decir por la energía que hace falta proporcionar para girar un dipôle magnético en un campo magnético dado.

En los matériaux, cuando se considera momentos magnéticos de partículas, el hecho que se orientan todos del mismo modo no puede ser explicado que de un punto de vista quantique (principio de exclusión de Pauli y hamiltonien de Heisenberg).

En presencia de un campo magnético, el hierro se cariñosa a su vez y deviene un dipôle. Es sometido entonces a las fuerzas creadas por un imán derecho y se orienta según las líneas de campo.

En el marco de un dipôle magnético de momento M sometido a un campo B, cuando el campo es homogène, el torseur de las fuerzas se reduce en el momento porque la resultante de las fuerzas es ninguna. Se tiene pues :

$\boldsymbol \Gamma = \boldsymbol M \wedge \boldsymbol B$ ,

Donde Γ el momento resultante, M el momento magnético del dipôle y B el campo magnético.
Eso explica sobre todo el efecto de un campo magnético sobre una brújula : tiene tendencia a alinear la aguja de ésta con el campo.
Si en cambio el campo es inhomogène, entonces el dipôle padece además una fuerza, cuya expresión está :

$\boldsymbol F = \left( \boldsymbol M \cdot \mathbf \boldsymbol \nabla \right) \boldsymbol B$ ,

Con las mismas notaciones que précédemment.
Eso explica sobre todo el hecho que dos imanes se atraen : esta fuerza se ejerce sobre el premier de tipo a aproximarlo de los campos más intensos, pues más cerca del otro imán. que Supone esta vez que los polos son puntuales, entonces la intensidad de la fuerza F que se ejerce de un polo sobre el otro es dada por^[21] :

$F=\frac{\mu g_1 g_2}{4\pi r^2}$ ,

Donde g₁ y g ₂ representen la intensidad de estos polos en (HA·m si son expresadas en el sistema internacional de unidades), μ la perméabilité magnética del medio, y r la distancia entre los polos.

Efectos geológicos

Ciertas rocas son ricas matériaux ferromagnétiques, que son sensible al campo magnético. particular, pierden sus propiedades magnéticas más allá de una cierta temperatura, dicha temperatura de Curie.
Las rocas basaltiques salidas por ejemplo de los volcanes o de los rifts océaniques, son chauffées más allá de esta temperatura en el magma. Cuando enfrían, recuperan sus propiedades magnéticas, y figent la orientación del campo magnético terrestre. Se observa este efecto al travers de las anomalías magnéticas de las rocas. Es por el análisis de estas rocas que se ha observado los invirtamos del campo terrestre^[22]^,^[23].
Hay igualmente rocas, como la hématite, cuyas propiedades magnéticas son tales que se observa la variac. de campo durante su formación. El estudio de estas rocas es igualmente un elemento determinante que apoya la tectonique de las placas.

Efectos biológicos

Efecto de los campos magnétostatiques

Los diferentes especies conocidas no son identiquement sensibles a los campos electromagnéticos. Los datos con relación a los seres humanos son todavía sporadiques^[24]. Los campos statiques subordinados a 8 teslas no han posiblemente no de efectos fisiológicos notables, si este no es la aparición en ciertas personas de phosphènes cuando son expuestos a campos además de 4 T^[25]. La organización mundial de la salud lleva todavía hoy de los estudios^[26] sobre los riesgos potenciales.
De los campos continuos también intensos son relativamente difíciles a obtener fuera de los laboratorios especializados, las aplicaciones corrientes que implican generalmente campos inferiores al tesla.
Las investigaciones actuales se orientan más sobre los campos no ionisants de muy baja frecuencia (EMF : extremely low frequency), que no son statiques, pero parecen tratar sobre los sistemas biológicos o a veces provocar cánceres ^[27].

Efecto de los campos magnéticos pulsés

Los campos pulsés, que se puede crear mucho más intensos, provocan además por inducción un rayonnement electromagnético. Éste puede interagir con los sistemas biológicos, y su efecto depende de la radiorésistance de las especies expuestas. Sobre todo, según la frecuencia, de tales campos pueden provocar radiaciones ionisantes : ultraviolets, rayos X o gamma . Éstos son peligrosos para la salud, y provocan particular la quemadura de los tejidos.
Recientemente, de las medicinas alternativas que hacen intervenir campos magnéticos flojos pulsés pretenden limitar los cánceres o la sclérose en placas. Si de tales campos no parecen peligrosos, ningún estudio científico seria no apoya en este día estas alegaciones^[28]^,^[29]. En cambio, los campos magnéticos pulsés pueden influir el equilibrio^[30] y parecen disminuir los síntomas del disturbio bipolaire^[31].
Los efectos, principalmente ligados a la inducción en los nervios, permiten así vía la estimulación magnética transcranienne, el diagnóstico de patologías neurologiques.

Energía magnética

Artículo detallado : Energía electromagnética.

La presencia de un campo magnético se expresa globalmente por una energía, dicha « energía magnética ». Se expresa por :

$\mathcal E_B = \int \frac{|\boldsymbol B(\boldsymbol x)|^2}{2 \mu} \, {\rm d} \boldsymbol x$ ,

Con |B| que está la norma del campo magnético y μ la perméabilité magnética en cada uno de los puntos considerados.
práctico, se define una energía volumique, llamada en este contexto presión magnética :

$e_B = \frac{|\boldsymbol B|^2}{2 \mu}$ .

Cálculo del campo magnético

Propiedades matemáticas

Symétries

Como campo pseudovectoriel, el campo magnético tiene un comportamiento particular por informe a los symétries. En efecto, contra el campo (vectoriel) eléctrico, los campos magnéticos no siguen la symétrie de sus fuentes. Se habla así de vecteur « axial » o de « pseudovecteur ».
Por ejemplo, para una spire circular recorrida por una corriente :

Un plan de symétrie Π⁺ es el que contiene la spire ;
Un plan de antisymétrie Π^- es todo plan que pasa por el centro de la spire y orthogonal al primer plan.

Respectivamente, Π⁺ y Π^- son un plan de antisymétrie y de symétrie para el campo magnético.

Cambio de référentiel

mécanique clásico, donde se considera velocidades relativas muy inferiores a la velocidad de la luz, el campo magnético medido es idéntico en dos sistemas de coordinadas translation rectiligne y uniforme lo uno por informe al otro (référentiels galiléens). Esta propiedad no es compartida por el campo eléctrico, cuyo valor cambia de un référentiel al otro si el campo magnético es no ningún.

Cálculo del campo

Artículo detallado : Ecuación a las derivadas parciales.

El cálculo del campo magnético creado por un sistema pide de resolver ecuaciones différentielles bastante complejas. Hay para eso una multitude de métodos numéricos como el método de los elementos acabados, el método de las diferencias acabadas y el método de los volúmenes acabados para no citar que los métodos más difundidos. Sin embargo, es posible de calcular analytiquement el campo magnético en ciertos casos meros. Salvo mención contraria, las expresiones dadas para el cálculo del campo magnético son expresadas en las unidades SÍ. Eso explica sobre todo el factor 1/4 π.

Théorème De Ampère

Artículo detallado : Théorème de Ampère.

A marchar de las observaciones que revelan un vínculo entre corrientes eléctricas y campo magnético, André-Marie Ampère énonça una ley primeramente phénoménologique, que describía el efecto observado. Demostrada desde, en el marco más general del électromagnétisme, esta relación ha devenido el théorème de Ampère. No es válida, todo rigor, que en los casos magnétostatiques.
La formulación originelle de este théorème es la siguiente :

$\oint_C \boldsymbol B \cdot \mathrm d \boldsymbol \ell = \mu_0 I$ ,

B que Es el campo magnético, C una curva cerrada y orientada e I la intensidad que atraviesa una superficie délimitée por C .
Cete Ecuación puede ser escrita localmente, se tiene entonces :

$\boldsymbol \nabla \wedge \boldsymbol B = \mu_0 \boldsymbol j$

Donde μ₀ es la perméabilité magnética del vacío, y j lo vecteur densidad de corriente.
Esta relación que es puesta en defecto en el caso de campos magnéticos o eléctricos dependiente del tiempo, Maxwell introdujo 1861 las corrientes de desplazamiento », cuya variac. corregía esta relación : es la ecuación local de Maxwell-Ampère^[32]. Se puede escribirlo localmente bajo la forma :

$\boldsymbol \nabla \wedge \boldsymbol B = \mu_0 \boldsymbol j + \mu_0 \epsilon_0 \frac{\partial \boldsymbol E}{\partial t}$ ,

E que Es el campo eléctrico y ε ₀ la perméabilité eléctrica del vacío.
Se puede a posteriori réécrire esta ley bajo forma integral, igualmente llamada théorème de Ampère :

$\oint_C \boldsymbol B \cdot \mathrm d \boldsymbol \ell = \epsilon_0 (I + I_{\rm D})$ ,

Con

$I_{\rm D} = \int_S \frac{\partial \boldsymbol E}{\partial t} \cdot {\rm d} {\boldsymbol S}$ ,

Donde S es la superficie délimitée por el contorno C.
Esto se comprende fácilmente gracias al théorème de Green-Stokes : $\int_S (\boldsymbol \nabla \wedge \boldsymbol B) \cdot . {\rm d} {\boldsymbol S} = \oint_C \boldsymbol B \cdot {\rm d} \boldsymbol \ell$ .

Ley de Biot-Savart local

Artículo detallado : Ley de Biot-Savart.

La ley de Biot-Savart permite dar la expresión del campo magnético en un medio de perméabilité magnético isotrope y homogène.
El campo B generado en un punto de coordinadas r por una carga q en movimiento, ubicada en un punto r’ y que se desplaza en la velocidad v, es dado por la relación siguiente :

$\boldsymbol {B}(\boldsymbol r) = \frac{\mu}{4\pi} \; \frac{q \boldsymbol{v} \wedge ({\boldsymbol{r}} - {\boldsymbol{r'}})}{|{\boldsymbol{r}} - {\boldsymbol{r'}}|^3}$ .

Ley de Biot-Savart integral

Si se tiene asunto en una distribución de corrientes, que es conocida enteramente, entonces se puede integrar la relación local.
Con las notaciones precedentes, eso da :

$\boldsymbol B (\boldsymbol{r}) = \frac{\mu}{4\pi} \; \int \frac{\boldsymbol j (\boldsymbol{r}') \wedge (\boldsymbol r - \boldsymbol r')} {|\boldsymbol{r} - \boldsymbol{r}'|^3} {\mathrm d} \boldsymbol x$ .

Potencial vecteur

Artículo detallado : Potencial vecteur del campo magnético.

La ausencia de monopôles magnética implica que la discrepancia del campo magnético es ninguna :

$\boldsymbol \nabla \cdot \boldsymbol B = 0$ .

Esto implica, según los théorèmes delanálisis vectorielle, que hay un campo vectoriel TIENE, cuyo el rotationnel es igual a B :

$\boldsymbol B = \boldsymbol \nabla \wedge \boldsymbol A$ .

Un tal campo TIENE es llamado potencial vecteur, por analogie al potencial eléctrico, dice « potencial scalaire », del campo eléctrico.
Este potencial no es sin embargo pas único : es definido a un gradient cerca. En efecto, el rotationnel de un gradient es identiquement ningún, también el potencial vecteur ha’ definido por :

$\boldsymbol A' = \boldsymbol A + \boldsymbol \nabla \phi$

Verifique- igualmente la relación :

$\boldsymbol B = \boldsymbol \nabla \wedge \boldsymbol A'$ .

De modo aproximadamente poco extraño, la cantidad fundamental no es el campo magnético pero el potencial vecteur, mientras que este último no puede ser definido de modo univoque. Una tal situación es llamada física invariance de afora : de los fenómenos idénticos, aquí el campo B, pueden ser generados por varias configuraciones, llamadas para diversas razones históricas « aforas » del objeto fundamental, aquí el campo TIENE. De un punto de vista matemática, la invariance de afore es la causa de una ley fundamental de la électromagnétisme, la conservación de la carga eléctrica. Esta ley, expérimentalement verificada a una muy gran precisión implica en efecto que el objeto fundamental que aparece électromagnétisme no es ni el campo magnético ni el campo eléctrico, pero el potencial vecteur y el potencial eléctrico.
Conociendo TIENE, se puede fácilmente deducir B. El hecho que el potencial vecteur sea más fundamental que el campo magnético transparaît mécanique quantique, donde en presencia de campo magnético, es de hecho el potencial vecteur que aparece enla ecuación de Schrödinger, que describe la evolución de las partículas elementales. La ilustración la más manifiesto de la prééminence del potencial vecteur se encuentra enel efecto Aharonov-Bohm, donde se ha traído a considerar configuraciones en las cuales el campo B se anula en ciertas regiones mientras que el potencial vecteur HA no es ningún (puesto de rotationnel ningún) e influye explicitement el comportamiento de las partículas.
Es de en otro lugar posible de calcular el potencial vecteur HA directamente a marchar del dato de las corrientes :

$\boldsymbol A (\boldsymbol r) = \frac{\mu}{4 \pi} \int \frac{\boldsymbol j (\boldsymbol r')}{|\boldsymbol r-\boldsymbol r'|} {\mathrm d} \boldsymbol x$ ,

La expresión aquí-encima no que es válida que cuando las corrientes — pues los campos — no dépendent del tiempo. práctico, esta variac. pueden a menudo ser négligées mientras se no estudia las ondas y su propagación.
En estos últimos casos, hace falta reemplazar la expresión aquí-encima por una expresión más compleja, apelando al concepto de potenciales retrasados para mantener cuenta del tiempo de propagación del campo magnético.

Aplicaciones

Desviación de partículas

Se puede mostrar que un campo magnético afecta el desplazamiento de partículas cargadas, desviando su trayectoria, pero sin modificar el valor de su velocidad. Es utilizado así para courber su trayectoria en los aceleradores de partículas.
En efecto, según la ley de Lorentz, la fuerza F que ejerce un campo magnético B sobre una partícula de cargo q que se desplaza en la velocidad v está :

$\boldsymbol{F} = q \boldsymbol{v} \wedge \boldsymbol{B}$

Así, esta fuerza es siempre orthogonale a la velocidad, pues su trabajo δW ejercida durante un pequeño desplazamiento dr es ningún :

$\delta W \equiv \boldsymbol{F}\cdot {\rm d} \boldsymbol r = 0$

Por consiguiente, la norma de la velocidad no es influida por el campo magnético. En cambio, esta fuerza modifica la dirección de ésta en cuanto velocidad y campo magnético no son colinéaires.

Cuartos a bulles

Artículo detallado : Aísla a bulles.

Fotografía de un cuarto a bulles. De las trayectorias, se puede encontrar las partículas que han interagi : aquí, la primera « fotografía » de un neutrino, el 13 de noviembre de 1970.

El campo magnético desvía las partículas cargadas. Si, además, el medio presenta una cierta viscosité, entonces estas partículas describen de las spirales, desquelles se puede deducir la carga eléctrica (el sentido del enroulement) y la masa (al travers de la desaceleración) de las partículas.
Es el principio de los cuartos a bulles, inventadas al principio del XX^e siglo para observar, particular, los constituyentes de la materia (protons, neutrons y electrones ), los positrons y los neutrinos. Se prefiere sin embargo hoy, desde su invención en los años 1970, utilizar los cuartos en hilos.
práctico, hay siempre un campo eléctrico, que desvía las partículas.
Una partícula en un cuarto a bulles es idéalement sometida únicamente a la fuerza magnética y a las fuerzas de frottement. Verifica pues :

$m \frac{\mathrm d \boldsymbol v}{\mathrm dt} = q \boldsymbol v \wedge \boldsymbol B - \eta \boldsymbol v$ ,

Donde η es el coeficiente interviniente en la fuerza de frottement, colinéaire pero opuesta a la velocidad. Esta ecuación puede se réécrire de modo equivalente :

$\dot{\boldsymbol v} - \frac{q}{m} \boldsymbol v \wedge \boldsymbol B + \frac{\eta}{m} \boldsymbol v = 0$ .

Résonance Magnético : IRM y RMN

Artículos detallados : Imagerie por résonance magnético y Résonance magnético nuclear.

IRM encéphalique (Corta sagittale que pasa por la línea médiane).

La résonance magnética es un fenómeno que aparece cuando ciertos atomes son ubicados en un campo magnético y reciben un rayonnement radio adaptada.
En efecto, los atomes cuyo núcleo ha compuesto de un número impar de constituyentes — particular el hydrogène, cuyo núcleo se resume a un proton — presentan un tipo de momento magnético, llamado momento magnético de spin. Cuando un núcleo es ubicado en un campo magnético — mécanique quantique obliga — no puede ubicarse que en dos estados diferentes. Se puede sin embargo hacer pasar un núcleo de un estado al otro con un fotón de pulsación adaptada : se habla de résonance . Este fenómeno que afecta el núcleo de un atome, se habla de résonance magnético nuclear.
Un núcleo afectado vuelve en el equilibrio retomando su estado de origen y emitiendo un fotón. Esto rayonnement, además de indicar la presencia del núcleo, puede igualmente informar sobre su vecindario al seno de una molécula. En efecto, se produce de los couplages, que influyen sobre todo su frecuencia. RMN, se llama estas separaciones a un solvant de referencia los desplazamientos ».
El imagerie por résonance magnético nuclear (IRM) es la aplicación de este efecto en imagerie médica, que permite tener una vista 2d o 3D de una parte del cuerpo, sobre todo del cerebro.

Transformateurs Eléctricos

Error durante la creación de la miniatura :

Modelo simplificado de un transformateur eléctrico ideal.

Artículo detallado : Transformateur eléctrico.

Un transformateur eléctrico es un convertisseur, que permite modificar los valores de la tensión y de la intensidad de la corriente librada por una fuente de energía eléctrica alternativa en un sistema de tensión y de corriente de valores diferentes, pero asimismo frecuencia y asimismo forma. Efectúa esta transformación con un excelente rendimiento. Es análogo a un engrenage mécanique (la pareja sobre cada una de las ruedas dentées que son la análoga de la tensión y la velocidad de rotación que es la análoga de la corriente).
Un transformateur es constituido dos partes : el circuito magnético y los enroulements. Los enroulements crean o son atravesados por un flujo magnético que el circuito magnético permite canaliser con el fin de limitar las pérdidas. En el caso de un transformateur monophasé perfecto para el cual todas las pérdidas y las fugas de flujos son négligées, el informe del número de spires primarios y secundarios determina totalmente el informe de transformación del transformateur. Así, si se anota respectivamente $n_1 \,$ y el $n_2 \,$ número de spires al primario y al secundario, se obtiene :

$\frac{U_2}{U_1} = \frac{n_2}{n_1}$

Con $U_1 \,$ la tensión primaria y la tensión $U_2 \,$ secundaria.

Motores eléctricos

Artículos detallados : Rueda de Barlow y Máquina eléctrica.

Error durante la creación de la miniatura : Parámetros de la miniatura incorrecta

Campo magnético que gira en el seno de un motor en corriente alternativa triphasé.

Una máquina eléctrica es un dispositivo que permite la conversión de energía eléctrica en trabajo o energía mécanique : los motores rotatifs producen de una pareja por un desplazamiento angular mientras los motores lineales producen de una fuerza por un desplazamiento lineal.
Las fuerzas engendrées por los campos magnéticos, formuladas por la relación de Lorentz, permiten considerar dispositivos que utilizan un tal campo para transformar la energía electromagnética en energía mécanique.
El primer motor eléctrico fue construido por Peter Barlow : una rueda, sometida a un campo magnético permanente, es recorrida por una corriente eléctrica. Se ejerce pues una fuerza sobre esta rueda, que se pone entonces en rotación : es la rueda de Barlow. Constituye de hecho el primer motor eléctrico a corriente continua.
Los vínculos entre campo magnético y campo eléctrico, expresados por las ecuaciones de Maxwell, hacen que es posible de construir sistemas que crean un campo magnético no permanente — a marchar de una fuente de corriente, al medio de électroaimants.
Al seno de tales aparatos, se crea un campo magnético girando^[33], es decir un campo cuya dirección varía girando en un sentido o en el otro con una frecuencia de rotación determinada.
Lo una de las posibilidades es de crear un tal campo en la ayuda de électroaimants fijas — constituyen el « stator » — recorridos por una corriente eléctrica de intensidad variable, por ejemplo triphasé. Al centro, una parte móvil y sensible en el campo magnético, constituida por ejemplo de imanes permanentes, es puesta así en movimiento : es el « rotor », cuyo movimiento de rotación es transmitido en un árbol. Este principio es por ejemplo puesto œuvre para las máquinas synchrones y las máquinas asynchrones.
Otra posibilidad es de crear un campo permanente al stator a la ayuda de imanes permanentes o de enroulements recorridos por una corriente continua y de realizar un campo magnético que gira al rotor por un sistema de conexiones resbaladizas con el fin de que este campo rotorique resto en quadrature con el campo statorique. Es el principio puesto œuvre para la máquina en corriente continua.

Notas y referencias

↑ Se habla también, de modo equivalente, de un campo de vecteurs axiaux, un « vecteur axial » que es simplemente un pseudovecteur.

↑ ^{Tiene, b y} c Bertrand Gille ; (s. dir.), Historia de las técnicas, Gallimard, coll. « La Pléiade », 1978

↑ La Enciclopedia - Volumen 9 publicado en diciembre 1765

↑ Se encuentra aquí lo uno de los obstáculos épistémologiques los plus difíciles a superar y caro a Gaston Bachelard : el substantialisme es decir la explicación monótona de las propiedades físicas por la substancia. De la mismo modo, se definirá mucho tiempo la electricidad como « un fluido infinitamente subtil » y el calor como un elemento, el calorique. Ver La formación del espíritu científico p. 24.

↑ ^{Tiene, b y} c (fr) Prueba de TIPE Chimie 2002 : Tierras escasas

↑ () IEEE : « With récord magnetic fields to the 21st Century »

↑ () World's Most Powerful Magnet Tested Ushers in New Era for Steady High Field Research

↑ () Los Alamos Nacional Laboratory

↑ () Las unidades SI y sus unidades derivadas

↑ Utilizado électromagnétisme, porque simplifica a veces la expresión de las fórmulas, al riesgo de introducir confusiones.

↑ Utilizado geofísico, porque una muy pequeña unidad, adaptada a las medidas del campo terrestre.

↑ () « Variac. of the interplanetary magnetic field intensity between 1 and 0.3 Al », NASA.

↑ () Robert Duncan : Magnetars, soft gamma repeaters & very strong magnetic fields.

↑ () Scientific American : « Magnetars », 2003.

↑ (fr) Unión de los Físicos, Universidad de Estrasburgo.

↑ () Russell, Luhmann : « Saturn: Magnetic Field and Magnetosphere », UCLA - IGPP Space Physics Center, 1997.

↑ () Desch, Kaiser : « Viajar measurement of the rotación period of Saturn’s magnetic field », Geophys. Res. Lett., 8, 253–256, 1981.

↑ () ESA : Cassini-Huygens - The misión

↑ () NASA : JUNO

↑ () Albert Einstein : « Se the Electrodynamics of Moving Bodies ».

↑ () Judson L. Ahern : Fundamental relaciones, University of Oklahoma.

↑ (fr) Inversion Del campo magnético terrestre en el canal de los puys, por Suzanne Gely.

↑ (fr) Los invirtamos del campo géomagnétique, Comisión geológica de Canadá.

↑ McKinlay, Repacholi : « More research is needed to determine the safety of static magnetic fields », Prog Biophys Molec Biol 87:173-174, 2005.

↑ () DC Magnetic Field Health Concerns, Field Dirección y gestión de empresas Servicio.

↑ () Electromagnetic fields, organización mundial de la salud.

↑ () « No-ionizing Radiación, Marcha I: Static and Extremely Low Frequency Electric and Magnetic Fields », Internacional Agency for Research se Cáncer.

↑ () American Cáncer Society - Electromagnetic therapy.

↑ American Cáncer Society : « Questionable methods of cáncer dirección y gestión de empresas: electronic devices ». CA Cáncer J Clin. 1994;44:115-127.

↑ () Thomas y al., 2001. Neurosci Lett. 309(1):17-20.

↑ () Rohan y al., 2004. Am J Psychiatry. 161(1):93-8.

↑ () James Clerk Maxwell : « Se Physical Lines of Fuerza »

↑ Se puede observar una ilustración el sitio de la Escuela profesional de Lausana.

Ver también

Wikimedia Commons Propone documentos multimedia libres sobre el campo magnético terrestre.

Wikinews Propón actualidades con relación a « el campo magnético de las estrellas ».

Wikinews Propón actualidades con relación a « las investigaciones sobre la utilización del campo magnético ».

Wikinews Propón actualidades con relación a « los satélites de la NASA dédiés al estudio del campo magnético terrestre ».

Artículos connexes

Intensidad de campo magnético
Magnétisme
que Ama
Électroaimant
Geofísico
Magnétomètre
Presión magnética
Tensión magnética
Viscosité Magnético

Vínculos externos

(fr) El campo magnético en Francia, Instituto de físico del globo de París ;
(fr) El origen magnético de la corona solar, Instituto de Astrophysique de París ;
() HyperPhysics : el campo magnético ;
() Hard Magnetic Materials, Universidad de Birmingham ;
() Robert Duncan : Magnetars, soft gamma repeaters & very strong magnetic fields, Universidad del Texas a Austin ;
() Daniel V. Schroeder : « Magnetic, Radiación, and Relativity », American Asociación of Physics Teachers.
(fr) Campo magnético girando Visualización del campo que gira: impacto del bobinage y de los harmoniques de corriente;
(fr) Vídeos que muestran la presencia del campo magnético

Bibliographie

(fr) Pierre Curie : « Sobre la symétrie en los fenómenos físicos, symétrie de un campo eléctrico y de un campo magnético ». Anuales de la Fundación Louis de Broglie. ISSN 0182-4295.
(fr) Albert Einstein : « Sobre el électrodynamique de los cuerpos en movimiento », Œuvres escogidas, ediciones del Umbral/CNRS ediciones.
(fr) Michel Lambert : Relatividad restringida y électromagnétisme, Ellipses, París, 2000, ISBN 978-2-7298-0096-3.
() Ronald T. Merrill : The Magnetic Field of the Earth, Internacional Geophysics Series, 1998. ISBN 978-0-12-491246-5.
() Instituto Mittag-Leffler : Acta Mathematica, Almqvist & Wiksell, 1906.
(fr) Norma NF X 02-205 8.94 Magnitudes, unidades y símbolos de electricidad y de magnétisme

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