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Campo magnético - un campo que actúa sobre cargas eléctricas en movimiento y sobre cuerpos con un momento magnético, independientemente del estado de su movimiento; es el componente magnético del campo electromagnético.
El campo magnético puede ser creado por la corriente de partículas cargadas y/o por los momentos magnéticos de los electrones en los átomos (y por los momentos magnéticos de otras partículas, que suele manifestarse en mucha menor medida) ( imanes permanentes ).
Además, surge como consecuencia de un cambio en el tiempo del campo eléctrico.
La principal característica cuantitativa del campo magnético es el vector de inducción magnética. B (vector de inducción de campo magnético). Desde un punto de vista matemático, el campo magnético se describe mediante el campo vectorial B = B ( x, y, z ) dada en cada punto del espacio.
En lugar de la inducción magnética, se puede usar una cantidad fundamental más, estrechamente relacionada con ella, para describir el campo magnético: el potencial vectorial.
A menudo en la literatura, como característica principal del campo magnético en el vacío (es decir, en ausencia de materia), no es el vector de inducción magnética el que se elige B, y el vector de fuerza de campo magnético H, lo que formalmente se puede hacer, ya que estos dos vectores coinciden en el vacío ; sin embargo, en un medio magnético, el vector H ya no tiene el mismo significado físico, siendo una cantidad importante, pero aún auxiliar. Por lo tanto, a pesar de la equivalencia formal de ambos enfoques para el vacío, desde un punto de vista sistemático, debe considerarse la principal característica del campo magnético precisamente B.
El campo magnético puede llamarse un tipo especial de materia, a través del cual se lleva a cabo la interacción entre partículas cargadas en movimiento o cuerpos con un momento magnético.
En relatividad especial, los campos magnéticos son una consecuencia necesaria de la existencia de campos eléctricos.
Juntos, los campos magnético y eléctrico forman el campo electromagnético, cuyas manifestaciones son, en particular, la luz y todas las demás ondas electromagnéticas.
Desde el punto de vista de la teoría cuántica de campos, la interacción magnética, como un caso especial de interacción electromagnética, es transportada por un bosón fundamental sin masa : un fotón (una partícula que puede representarse como una excitación cuántica de un campo electromagnético), a menudo ( por ejemplo, en todos los casos de campos estáticos) - virtual.
Fuentes de campo magnético
El campo magnético es creado (generado) por la corriente de partículas cargadas, o por un campo eléctrico variable en el tiempo, o por los momentos magnéticos intrínsecos de las partículas (este último, en aras de la uniformidad de la imagen, puede reducirse formalmente a las corrientes eléctricas).
Cálculo
En casos simples, el campo magnético de un conductor que transporta corriente (incluso para el caso de una corriente distribuida arbitrariamente sobre el volumen) se puede encontrar a partir de la ley de Biot-Savart-Laplace o el teorema de circulación. Este método se limita al caso (aproximación) de la magnetostática, es decir, al caso de campos magnéticos y eléctricos constantes (si hablamos de aplicabilidad estricta) o más bien cambiantes (si hablamos de aplicación aproximada).
En situaciones más complejas, se busca como solución a las ecuaciones de Maxwell.
El fenómeno de la inducción electromagnética.
Si el flujo del vector de inducción magnética a través de un circuito cerrado cambia en el tiempo, surge una fem de inducción electromagnética en este circuito, generada (en el caso de un circuito fijo) por un campo eléctrico de vórtice que surge de un cambio en el campo magnético con el tiempo (en el caso de un campo magnético sin cambios con el tiempo y un cambio en el flujo debido al movimiento del circuito conductor, tal EMF surge a través de la acción de la fuerza de Lorentz).
Corrientes de Foucault
Las corrientes de Foucault son corrientes eléctricas cerradas en un conductor masivo que se producen cuando cambia el flujo magnético que lo penetra. Son corrientes inductivas formadas en un cuerpo conductor ya sea por un cambio en el tiempo del campo magnético en el que se encuentra, o como resultado del movimiento del cuerpo en un campo magnético, dando lugar a un cambio en el flujo magnético a través de él. el cuerpo o cualquier parte de él. De acuerdo con la regla de Lenz, el campo magnético de las corrientes de Foucault está dirigido de tal manera que contrarresta el cambio en el flujo magnético que induce estas corrientes.
En el sistema SI, la unidad de flujo magnético es weber ( Wb ), permeabilidad magnética - henrio por metro ( H / m ), fuerza de campo magnético - amperio por metro (A / m), inducción de campo magnético - tesla.
Weber : un flujo magnético, cuando disminuye a cero, en un circuito acoplado a él con una resistencia de 1 ohm, una cantidad de electricidad pasa por 1 colgante.
Henry es la unidad internacional de inductancia e inducción mutua. Si un conductor tiene una inductancia de 1 H y la corriente en él cambia uniformemente en 1 A por segundo, entonces se induce una FEM de 1 voltio en sus extremos. 1 henry = 1.00052 10 9 unidades electromagnéticas absolutas de inductancia.
Tesla es una unidad de inducción de campo magnético en el SI, numéricamente igual a la inducción de tal campo magnético homogéneo, en el que una fuerza de 1 newton actúa sobre 1 metro de longitud de un conductor rectilíneo perpendicular al vector de inducción magnética, con una corriente de 1 amperio.
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