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Recursos campo magnético

Ver apuntes bloque electromagnetismo en recursos de física de 2º de Bachillerato
Ver también recursos asociados en apuntes y simulaciones
Ver recursos asociados a producto vectorial
Aunque se hable de campo magnético más asociado a Bachillerato, se incluyen también ideas de "magnetismo e imanes" en general que se trata en ESO
De momento coloco aquí junto, aunque puede que vaya separando, por ejemplo lo asociado a imanes  o generación de electricidad.

Recursos generales

Curso Interactivo de Física en Internet © Ángel Franco García
Electromagnetismo http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/elecmagnet/elecmagnet.html
Campo magnético http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/elecmagnet/elecmagnet.html#fuerzas
Además de ser un curso Incluye simulaciones que se incluyen el el apartado de simulaciones de esta página

Campo Magnético 2º Bachillerato
http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/campmag/index.html
José Luis San Emeterio, cc-by-nc-sa


Universidad de Antioquia
Magnetismo http://docencia.udea.edu.co/regionalizacion/irs-404/contenido/capitulo8.html
Fuentes de campo magnético http://docencia.udea.edu.co/regionalizacion/irs-404/contenido/capitulo9.html
Ley de Faraday http://docencia.udea.edu.co/regionalizacion/irs-404/contenido/capitulo10.html

Integrated Magnetics
Magnet Frequently Asked Questions
http://www.intemag.com/faqs.html


Incluye regla mano izquierda de Fleming para motores "Fleming's Left Hand Motor Rule"

San José State University. Magnetic Field
http://www.physics.sjsu.edu/becker/physics51/mag_field.htm
Gráficos bien elaborados con copyright de Addison Wesley Longman Inc.
Animación movimiento helicoidal

http://cnx.org/content/m31345/latest/
Motion of a charged particle in magnetic field, cc-by-sa


http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Magnetismo/Magnetismo5.htm

IMANES Y ELECTROMAGNETISMO: APLICACIONES TECNOLÓGICAS (y 2)
http://www.youtube.com/watch?v=kYU7lZHmwEo
En minuto 39 aparece la "levitación diamagnética de una rana"!
Recursos, animaciones
Luis Ortiz de Orruño

Curiosidad "La cosa"

Cómo funcionaba “La cosa” Fuente
En realidad, “La cosa” utilizaba la inducción electromagnética para transmitir una señal de audio, siendo activada a voluntad por las ondas electromagnéticas (microondas) de una fuente externa al edificio (una furgoneta aparcada frente a la embajada), lo que hacía que fuese casi imposible de detectar cuando no estaba activada.




Ciclotrón

Enlaza con física nuclear por producción de isótopos


https://semanariouniversidad.com/universitarias/ucr-construira-ciclotron-para-tratamiento-oportuno-de-cancer/

http://www.positronpharma.com/ciclotron-incrementa-eficiencia-en-el-tratamiento-oncologico/


http://cna.us.es/index.php/es/instalaciones/ciclo

La descripción de los blancos dispuestos en los ocho puertos disponibles es la siguiente:

1.- Blanco de gran volumen (2 ml) con agua enriquecida en 18O en su interior ([18O]-H2O, pureza > 95% en 18O), para producir 18F en forma de [18F]-Fluoruro mediante la reacción 18O(p,n)18F.

2-3.- Dos blancos de volumen grande (2 ml), con las cavidades fabricadas en niobio y rellenos de agua enriquecida en 18O ([18O]-H2O, pureza > 95% en 18O). Están destinados también a la producción de 18F en forma de [18F]-Fluoruro mediante la reacción nuclear 18O(p,n)18F.

4.- Blanco de 1,7 ml relleno de una mezcla agua-etanol para la obtención dentro del blanco de 13N en forma de [13N]-Amoniaco mediante la reacción 16O(p,α)13N.

5.- Blanco de 30 ml que contiene 18O2 y utilizado en la obtención de 18F en forma de [18F]-F2 mediante bombardeo con protones.

6.- Blanco gaseoso de 60 ml, en el que se bombardea una mezcla nitrógeno-oxígeno con protones para obtener 11C en forma de [11C]-CO2 mediante la reacción 14N(p,α)11C.

7.- Blanco de 60 ml relleno de una mezcla nitrógeno-oxígeno para la obtención de 15O en forma de [15O]-O2 mediante la reacción 14N(d,n)15O.

8.- En el último puerto existe una ventana de salida de haz en la que se ha instalado una línea que transporta el haz de partículas a una segunda sala blindada donde se ubica una cámara de reacción para la irradiación de materiales de interés tecnológico.


https://www.healthcare.siemens.com.co/molecular-imaging/cyclotron-chemistry-solution/eclipse-hp-cyclotron/technical-details

System Specifications

  • Energy: 11 MeV
  • Magnet: 4-sector azimuthally varying field, single strip coil

     ° Power: 3kW

     ° Mean Field: 12,000 Gaus (1.2 Tesla)

     ° Valley to Hill Gap Ratio: 27:1

     ° Magnetic Field @Room Boundary: <1 Gauss (<0.1 millitesla)

  • RF System: Four Dees

     ° Fundamental Mode: 72MHz

     ° Max. Amplifier Power: 10kW


Espectrómetro de masas

Enlaza con isótopos que es un concepto asociado a átomo que se introduce en 3ºESO. El espectrómetro de masas se ve en Física y Química de 1º Bachillerato LOMCE.


Hyperphysics. Magnetic Field
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/magfie.html#c1
Espectrómetro de masas, con buena ilustración del selector de velocidad http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/maspec.html


El flujo magnético cuando hay N espiras

Como este tema me lo han comentado ya varias veces incluso profesores, además de intentar reflejarlo/mencionarlo en los apuntes de física y en las soluciones PAU (2013-Junio A. Pregunta 2 es el más reciente) cuando pueda, lo comento aquí:

Si tenemos una bobina de N espiras (o N espiras apretadas) ¿depende de N el flujo y la fuerza electromotriz?

Planteamientos que he recibido

A- "el número de espiras no afecta al flujo, sino que lo afecta tan solo el campo y la superficie de una espira que conforma la bobina.", por lo tanto si el campo es constante en toda la superficie de cada espira y la superficie de cada espira es constante, Φ=B·S·cos(α) siendo  α el ángulo que forman los vectores B y S, pero es erróneo indicar Φ=N·B·S·cos(α)
B- "Incluir el número de espiras para hallar el flujo, es absurdo, ya que no depende de estas pues la definición de flujo es "El número de líneas de fuerza que atraviesan la superficie S", por tanto da igual cuantas espiras tenga, el número de lineas que pasen por la primera será igual que las que pasen por la segunda."

Sin embargo al tiempo que se dice eso se afirma eso se indica
A- "No obstante el numero de espiras si que ha de tenerse en cuenta en la fuerza electromotriz que se define como el número de espiras por la derivada del flujo con respecto del tiempo"
B- "Cabe destacar que luego para obtener la fuerza electromotriz, ahí si es necesario multiplicarlo por el número de espiras."

Mi planteamiento

Para mí es "curioso" que se diga que la N sí aparece en la fórmula de la fem pero no en la fórmula del flujo cuando ambos están directamente relacionados, y creo que es un tema de "interpetación"

Si vamos al fondo del asunto ... creo que todos estaremos de acuerdo en las ecuaciones de Maxwell / Faraday:-), que simplificándolas a estos casos, se convierte de manera genérica en ε=−dΦ/dt
A veces se cita como fórmula "habitual" ε=−N dΦ/dt, pero como hay que ir al fondo del asunto yo uso la "genérica"

Ambas hablan de lo mismo, pero hay un detalle a  tener en cuenta para no confundirse y tener ideas claras:

Expresión1: ε=−dΦ/dt, donde ahí Φ es el flujo TOTAL por la superficie de la bobina.
Expresión2: ε=−NdΦ/dt, donde ahí Φ es el flujo por la superficie de CADA espira de la bobina.

El flujo en la expresión 1 incluye dentro el N (reordenando términos por claridad) Φ =B⋅N·S⋅cos α siendo S la superficie de CADA espira de la bobina.
El flujo en la expresión 2 no incluye N, el N está fuera, sería Φ =B⋅S⋅cos α siendo S la superficie de CADA espira de la bobina.

Al final la expresión para la fem es la misma en ambos casos, así que está la duda de si el flujo tiene la N o no ... que es lo que me comentan como "fallo".

El enunciado dice explícitamente "bobina", no espira: "a) El fIujo magnético máximo que atraviesa la bobina."

Creo que pensando en la propia ley de Faraday, habla del flujo en general, luego la expresión genérica ε=−dΦ/dt debe ser válida, y el flujo TOTAL de la bobina es N veces el de CADA espira, porque la bobina son N espiras.
El tema es que la superfice TOTAL que atraviesa el campo magnético, en una bobina de N espiras, es aproximadamente N veces la superficie de CADA espira. Por eso se puede decir que Sbobina=N·Sespira, y ahí es donde sale el N en las ecuaciones.

Creo que este dibujo para 3 espiras puede aclarar lo que intento reflejar.
wikipedia, cc-by, Michael Lenz

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Spulenflaeche.jpg, cc-by Michael Lenz


Más claro (inglés)
http://en.wikipedia.org/wiki/Faraday%27s_law_of_induction#Quantitative

For a tightly wound coil of wire, composed of N identical loops, each with the same ΦB, Faraday's law of induction states that[20][21]
ε=−N dΦB/dt
where N is the number of turns of wire and ΦB is the magnetic flux in webers through a single loop.


El flujo y su signo cuando la superficie es plana

Es un tema que me han comentado varias veces, así que intento comentarlo aquí y así poder responder remitiendo a esta página.
La definición de flujo supone una integral de un campo vectorial multiplicado escalarmente por el vector diferencial de superficie; si la magnitud vectorial es un campo, aplica a campo magnético (asociado a Ley de Faraday), pero también a gravitatorio y eléctrico (ley de Gauss)
En los apuntes de campo eléctrico, que es cuando se introduce el concepto de flujo por primera vez, indico
"Vector superficie S: módulo igual a área, dirección normal, y sentido hacia parte convexa superficie."
El tema es que en una esfera que es habitual en Gauss, o en una superficie cerrada con caras planas donde sí hay una parte "exterior" parece claro el sentido del vector superficie, pero entra la duda cuando la superficie es plana, especialmente en problemas de inducción con superficies planas, por ejemplo Madrid 2018-Junio-A3 (uso ese ya que tiene sistema de referencia indicado en enunciado y así es más claro)
El campo magnético tiene dirección de eje Z y sentido Z negativas.
La superficie está en plano XY, de modo que vector superficie tiene dirección de eje Z ¿pero qué sentido de los dos posibles?
a) Si se toma vector S en sentido de Z negativas, el ángulo entre campo y vector superficie será de 0º, y el flujo será positivo
b) Si se toma vector S en sentido de Z positivas, el ángulo entre campo y vector superficie será de 180º, y el flujo será negativo.

¿Son ambas soluciones correctas o solamente una, y por qué?
Creo que la respuesta está en la definición y concepto de flujo: cualitativamente indica el número de líneas de campo que atraviesan la superficie, y atravesar una superficie tiene sentido. (Se puede ver el genial vídeo de QuantumFracture de la ley de Gauss)
Si el flujo tiene signo positivo, quiere decir que en modo neto hay más líneas de campo que atraviesan la superficie a favor del sentido que hemos asignado para el vector superficie: en una esfera y campo eléctrico, con sentido de vector superficie hacia afuera al ser la parte convexa, flujo positivo es que salen más líneas de campo que entran. En una espira plana y campo magnético, flujo positivo es que salen más líneas de campo que entran respecto al sentido que hemos asignado al vector superficie
En el caso de Madrid 2018-Junio-A3 hay flujo en dos sentidos: el flujo del campo externo y el flujo del campo inducido (que se puede oponer o no), pero para Faraday usamos solo el campo externo y tenemos un único sentido de campo.
En la opción a) el flujo positivo nos indica que campo va en mismo sentido que hemos elegido para vector superficie
En la opción b) el flujo negativo nos indica que campo va en sentido opuesto al que hemos elegido para vector superficie

Ambas respuestas dicen lo mismo y pueden ser correctas, y muestran que para que la respuesta sea completa en una superficie plana es necesario indicar el sentido del vector superficie. 
Lo veo análogo a decir si la gravedad es 9,8 m/s^2 ó -9,8 m/s^2: ambas pueden ser correctas en función de la referencia, que es necesario asociar junto a resultado. 
Lo habitual en problemas donde el campo magnético es uniforme es tomar el vector superficie de modo que forme un ángulo menor de 90º con el campo magnético, y esa elección creo que es tan natural que en resoluciones se omite citarla explícitamente (al menos yo no siempre lo hago), al igual que se suele omitir representar explícitamente el vector superficie.

En el caso de una espira plana girando respecto a su diámetro en un campo B uniforme, el flujo va a ir alternando entre valores positivos y negativos.

Serie: Electromagnetismo (Cuaderno de Cultura Científica)

https://culturacientifica.com/series/electromagnetismo/

Vídeos y animaciones


Visualización campo https://twitter.com/becarioenhoth/status/993124997374906368

9 Amazing Magnet Gadgets! https://youtu.be/XvkEExdl-w4


Ley de Faraday-Henry: experiencias de inducción electromagnética

UA - Universitat d'Alacant / Universidad de Alicante

https://www.youtube.com/watch?v=5E4nFAUrgMY

http://www.dfists.ua.es/experiencias_de_fisica/index14.html#video 

https://www.hiru.eus/es/fisica/ley-de-faraday-henry 

http://e-ducativa.catedu.es/44700165/a ula/archivos/repositorio/3000/3234/html/12_experiencia_de_henry.html 

http://fisicap4.org/fisica/electro/indem1.html 


MIT Physics 8.02 Electricity and Magnetism

Gran cantidad de animaciones (no interactivas) junto a algunos applets

Magnetostatics
http://web.mit.edu/8.02t/www/802TEAL3D/visualizations/magnetostatics/index.htm

Faraday's Law
http://web.mit.edu/8.02t/www/802TEAL3D/visualizations/faraday/index.htm

Magnetismo natural

https://www.youtube.com/watch?v=hFAOXdXZ5TM

MAGNETS: How do they work?

Magnetismo y relatividad

How Special Relativity Makes Magnets Work
https://www.youtube.com/watch?v=1TKSfAkWWN0
Vídeo de veritasium, recomendable

Motores

http://www.learnengineering.org/2013/08/electrical-machines.html#
©2012-2013 Imajey. The content is copyrighted to LearnEngineering.org & Imajey Consulting Engineers Pvt. Ltd. and may not be reproduced without consent.
Vídeos explicativos con animaciones muy claras.

Recursos laboratorios no virtuales


Iniciación a la corriente alterna I http://www.heurema.com/PDF28.htm

Prácticas de Física 2º Bachillerato
http://fisicayquimicaenflash.es/autoinduccion/LAB_0.htm
"Magnetismo
Experiencia de Oersted
Experiencias de Faraday Lenz"
Ramón Flores-Martínez, cc-by-nc-nd

Recursos laboratorios virtuales / simulaciones

Movimiento imanes

Movimiento de cargas

http://www.kcvs.ca/site/projects/physics_files/particleMField/pInMagneticField.swf
The King's Centre for Visualizatión in Science (KCVS)

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/animaciones_files/ciclotron.swf

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/animaciones_files/thomson.swf

Ciclotrón

Ondas electromagnéticas

Inducción

Conceptos básicos magnetismo

Algunos relacionados con inducción

PhET interactive simulationes. Universidad de Colorado

Imán y brújula
https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/magnet-and-compass

https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/magnets-and-electromagnets

https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/faraday

https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/generator (varias pestañas y en cada una incluye una simulación)

https://phet.colorado.edu/es/simulation/faradays-law


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