Uno de los conceptos básicos utilizados en física es el campo magnético. Actúa sobre cargas eléctricas en movimiento. Es imperceptible y no lo siente una persona, pero su presencia puede detectarse con un imán o una plancha. También es bastante fácil entender qué campo magnético se llama homogéneo y no homogéneo.
Definición y métodos para detectar un campo magnético
Cuando nos encontramos con el concepto de campo magnético, tenemos una pregunta sobre qué tipo de campo magnético es, si es homogéneo o no homogéneo. Antes de responder a tal pregunta, es necesario dar definiciones iniciales de los términos.
Se supone que el campo magnético se considera un tipo especial de materia que existe cerca de cargas eléctricas en movimiento, especialmente cerca de conductores con corriente. Se puede detectar con una aguja magnética o limaduras de hierro.
Campo uniforme
Ocurre dentro de la bandaimán y en el solenoide, cuando su longitud es mucho mayor que el diámetro. En este caso, de acuerdo con la regla de gimlet, los contornos del campo magnético estarán dirigidos en sentido antihorario.
Las líneas magnéticas son paralelas y rectas, el vacío entre ellas es siempre el mismo, la fuerza de influencia sobre la aguja magnética no difiere en todos los puntos en su magnitud y dirección.
Campo heterogéneo
En el caso de un campo no homogéneo, las líneas magnéticas se doblarán, el vacío entre ellas variará en tamaño, la fuerza de acción sobre la aguja magnética diferirá en magnitud y dirección en diferentes puntos del campo. Además, la fuerza que actúa sobre una flecha colocada en el campo de una tira magnética actúa en varios puntos con fuerzas que son diferentes en magnitud y dirección. Esto se llama un campo no homogéneo. Las líneas de dicho campo son curvas, la frecuencia varía de un punto a otro.
Es posible detectar este tipo de campo cerca de un conductor recto con corriente, un imán de barra y un solenoide.
¿Qué son las líneas magnéticas
En primer lugar, cuando surge un problema, se debe determinar qué tipo de campo magnético, homogéneo o no homogéneo, se forma, se debe aprender acerca de las líneas magnéticas, a partir de cuya forma se aclara la característica del campo.
Para representar el campo magnético, comenzó a utilizar líneas magnéticas. Son rayas imaginarias a lo largo de una aguja magnética y colocadas en un campo magnético. Es posible trazar una línea magnética a través de cualquierpunto de campo, tendrá dirección y siempre cerrará.
Dirección
Dejan el polo norte del imán y se dirigen al sur. Dentro del propio imán, todo es estrictamente lo contrario. Las líneas en sí no tienen principio ni fin, son cerradas o van de infinito a infinito.
Fuera del imán, las líneas están ubicadas lo más densamente posible cerca de los polos. A partir de esto, queda claro que el efecto del campo es más fuerte cerca de los polos y, a medida que te alejas del fondo, se debilita. Dado que las bandas magnéticas son curvas, la dirección de la fuerza que actúa sobre la aguja magnética también cambia.
Cómo retratar
Para comprender en qué se diferencian los campos magnéticos homogéneos de los no homogéneos, debe aprender a representarlos mediante líneas magnéticas.
Se debe considerar el ejemplo anterior de la aparición de un campo magnético uniforme en el llamado solenoide, que es una bobina de alambre cilíndrica a través de la cual pasa la corriente. En su interior, el campo magnético se puede considerar uniforme, siempre que la longitud sea mucho mayor que el diámetro (fuera de la bobina, el campo será no uniforme, las líneas magnéticas se ubicarán de la misma forma que en una barra magnética).
El campo uniforme también se encuentra en el centro de la barra magnética permanente. En cualquier área limitada del espacio, también es posible reproducir un campo magnético uniforme, en el que las fuerzas que actúan sobre la aguja magnetizada serán las mismas en magnitud y dirección.
Para representar un campo magnético, use el siguiente ejemplo. Si las líneas están ubicadasperpendiculares al plano del dibujo y se dirigen desde el espectador, luego se representan con cruces, si están en el espectador, con puntos. Al igual que con la corriente, cada cruz es, por así decirlo, la cola visible de una flecha que sale volando del espectador, y la punta es más afilada que la flecha que vuela hacia nosotros.
Además, el requisito "Dibujar un campo magnético uniforme y no uniforme" se cumple fácilmente. Simplemente dibuje estas líneas magnéticas, teniendo en cuenta las características del campo (uniformidad y f alta de homogeneidad).
Sin embargo, la existencia de campos no homogéneos complica enormemente la tarea. En este caso, es poco probable obtener algún resultado físico utilizando la ecuación general.
Diferencias
La respuesta a la pregunta de en qué se diferencian los campos magnéticos homogéneos de los no homogéneos es bastante fácil de dar. En primer lugar, depende de las líneas magnéticas. En el caso de un campo uniforme, la distancia entre ellos será la misma, y estarán igualmente espaciados, actuando la misma fuerza sobre los instrumentos en cualquier punto. Para campos no homogéneos, todo es estrictamente lo contrario. Las líneas están ubicadas de manera desigual, en diferentes lugares actúan con fuerza desigual sobre los dispositivos.
En la práctica, un campo no homogéneo es bastante común, lo que también debe recordarse, ya que los campos uniformes solo pueden ocurrir dentro de un objeto, como un imán o un solenoide. Las observaciones al aire libre corregirán la heterogeneidad.
Detección de campo
Habiendo entendido qué son los campos magnéticos uniformes y no homogéneos, y definiéndolosuna vez desmontados, debe averiguar cómo puede encontrarlos.
El más simple para esto es el experimento realizado por Oersted. Consiste en utilizar una aguja magnética, que ayuda a determinar la existencia de una corriente eléctrica. Tan pronto como la corriente se mueva a lo largo del conductor, la flecha ubicada cerca se moverá debido al hecho de que hay campos magnéticos uniformes y no uniformes.
Interacción de los conductores con la corriente
Cada conductor con corriente tiene su propio campo magnético, que actúa con cierta fuerza sobre el más cercano. Dependiendo de la dirección de la corriente, los conductores se atraerán o repelerán entre sí. Los campos que se originan en diferentes fuentes se sumarán y formarán un único campo resultante.
Cómo se crean y por qué
Ejemplos de campos magnéticos uniformes y no uniformes usados en dispositivos de rayos catódicos son creados por bobinas que pasan corriente. Para obtener la forma requerida del campo magnético, se utilizan puntas de estante y pantallas magnéticas, hechas de materiales con una fuerte permeabilidad magnética.
La influencia de campos magnéticos no homogéneos puede cambiar el curso de fenómenos físicos y químicos irreversibles, en su mayoría procesos heterogéneos. La aparición de la difusión turbulenta conduce a un aumento de varios órdenes de magnitud en la tasa de movimiento del gas desde cualquier líquido a la superficie en formamicroburbujas El efecto de deshidratación local de iones y partículas se debe a la intensificación del proceso de microcristalización. En medios fluidos, las reacciones de alta energía pueden crear radicales libres, oxígeno atómico, peróxidos y compuestos nitrogenados. Se produce la coagulación y aparecen en el líquido productos causados por la destrucción erosiva.
Durante la cavitación hidrodinámica, el gran tamaño de las burbujas y cavernas emergentes complica su arrastre por líquido desde la zona de baja presión hacia la zona de mayor presión, donde las burbujas colapsan. Durante el colapso de una pequeña burbuja, hay un bajo contenido de aire y ocurre una fuerte reacción química, similar a una descarga de plasma. La presencia de campos magnéticos no homogéneos conduce a la inestabilidad de las cavidades, su desintegración y la aparición de vórtices y burbujas de pequeña escala. Dado que la presión en el centro de dicho vórtice se reduce, convierte pequeñas burbujas de gas.
Al medir la inducción en un campo magnético no uniforme, recuerde que el voltaje de Hall es proporcional al valor promedio de la inducción del campo dentro del área delimitada por la superficie del transductor.
Para enfocar los haces paraxiales también se utilizan campos magnéticos no uniformes, formados por bobinas cortas, que son solenoides multicapa, cuya longitud es proporcional a su diámetro. Un electrón que ingresa a dicho campo está sujeto a fuerzas que cambian su dirección. Un electrón bajo la influencia de tal fuerza se acerca al eje de la lente, mientras que el plano en el que se encuentra su trayectoria esenfermedad de buzo. El electrón se mueve a lo largo de un segmento en espiral que corta el eje de la lente en un punto dado.
El factor de incremento espacial es causado por la dispersión espacial de campos no homogéneos en el territorio de un sistema heterogéneo lavado con líquido. Para obtener la inversión de población de los niveles por el método de separación se utilizan campos no uniformes creados por un imán multibanda. La forma de los polos es similar a las varillas del capacitor cuadripolar de un generador molecular a base de amoníaco.
Usos
El método de orden magnético para la detección de fallas se basa en la tracción de partículas magnéticas por las fuerzas de campos no homogéneos que aparecen sobre los defectos. La acumulación de dicho polvo determina la presencia de un defecto, su tamaño y posición en la pieza que se está comprobando.
Un pequeño efecto de división se considera una desventaja significativa del método de haz molecular que utiliza campos magnéticos intensos no homogéneos. Existe un método simple y aparentemente inverosímil para aumentar este efecto. Consiste en la aplicación de un ligero campo magnético externo. Estos últimos permitirán aumentar el área de uso de los magnetómetros precesionales nucleares hacia campos magnéticos no uniformes.
La ventaja de este método es su alta resolución, que permite detectar campos magnéticos no uniformes acordes con el tamaño de las partículas de la capa magnética de la cinta, así como la capacidad de encontrar daños en superficies complejas y en aberturas estrechas.
Las desventajas sonla necesidad de un procesamiento secundario de la información, solo se fijan partículas de campos magnéticos a lo largo de la cinta, la complejidad de la desmagnetización y conservación de la cinta, y es necesario evitar la influencia de campos magnéticos externos.
Los campos magnéticos uniformes y no homogéneos son bastante comunes, a pesar de que son invisibles para el profano promedio. Se pueden encontrar ejemplos de campos magnéticos uniformes y no uniformes en imanes de barra y solenoides. Al mismo tiempo, puedes notarlos usando una simple aguja magnética o limaduras de hierro.
