Principios básicos teóricos

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Principios Básicos Teóricos de Electricidad y Magnetismo
Principios básicos
teóricos
«Depende del empeño para la cosecha... siembra y cultiva con
amor, fe y perseverancia; si dejas para mañana, pueda que la
semilla ya no germine o los frutos no sean de calidad».
(Dalhy)
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Alcides Mendoza Coba – DALHY
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“Magnetismo y electricidad son de
la misma naturaleza”
PARTE I
MANIFESTACIONES ELÉCTRICAS
I.
ELECTRICIDAD
La electricidad (del griego elektron, cuyo significado es ámbar) es un fenómeno físico cuyo
origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos,
luminosos y químicos, entre otros. Ejemplos de manifestación o presencia de electricidad:

En la naturaleza por ejemplo, la transferencia de energía entre la ionósfera y la superficie
terrestre, de cuyo fenómeno complejo los rayos son sólo una parte.

En la fisiología del sistema nervioso, en la transmisión de los impulsos nerviosos. (intervención
de los iones de sodio: Na+ y potasio: K+). En este caso es necesario mencionar la bomba de
sodio – potasio, que bombea iones de sodio hacia afuera e iones de K+ hacia el interior celular.
Las fuerzas que actúan sobre los iones K+ son las responsables del potencial eléctrico de la
membrana en reposo (potencial de reposo). Debido al gradiente de concentración, los iones K+
tienden a desplazarse hacia afuera de la célula.

En la utilización de artefactos eléctricos requiere de electricidad.

En la generación de ondas para transmitir señales de radio, televisión, telefonía celular, se
necesita de electricidad.
La electricidad es originada por las cargas eléctricas, en reposo o en movimiento, y las
interacciones entre ellas.
La electricidad está relacionada con los fenómenos eléctricos, lo que implica la presencia de
electrones.
1.1. ELECTRÓN.
El electrón (griego ελεκτρον, ámbar), comúnmente representado por el símbolo: e−, es
una partícula subatómica o partícula elemental de tipo fermiónico. En un átomo los electrones
rodean el núcleo, compuesto únicamente de protones y neutrones.
El electrón fue descubierto por fue descubierto por Joseph John Thomson en 1897 en el
Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge
Los electrones tienen una masa pequeña respecto al protón, y su movimiento genera
corriente eléctrica en la mayoría de los metales.
La masa y la carga del electrón en comparación a las demás partículas subatómicas se
muestran en el siguiente cuadro:
PARTÍCULA
SÍMBOLO
Protón
Electrón
P+
e-
Neutrón
nº
CARGA
Absoluta
Relativa
-19
+ 1,6022x10 C
+1
- 1,6022x10-19 C
-1
0
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0
MASA(gramos)
1,672 x10 -24
9,1095 x10 -28
1,675 x10
2
-24
Tiempo de
vida
Infinito
Infinito
1000
segundos
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1.2. ELECTRIZACIÓN DE CUERPOS.
Un cuerpo adquiere carga eléctrica negativa o positiva por perder o ganar electrones.
Si un cuerpo adquiere carga negativa es porque sus átomos han ganado electrones
de otros cuerpos, por lo que posee más electrones que protones.
Si un cuerpo adquiere carga positiva es porque sus átomos han perdido electrones
de otros cuerpos, por lo que posee más protones que electrones.
La electrización en forma general puede ser de las siguientes clases:
A. Electrización por frotamiento. Es cuando a un cuerpo se frota
con otro, por ejemplo, las barras de vidrio o de plástico se
electrizan al frotarlas, respectivamente con seda o con lana. Al
realizar dicho frotamiento, la barra de plástico gana electrones de
la lana, y la barra de vidrio cede electrones a la ceda.
B. Electrización por contacto. Se puede cargar un cuerpo neutro con sólo tocarlo con otro
previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga; es decir, si se
toca un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero debe quedar con carga positiva.
Esto se debe a que habrá transferencia de electrones libres desde el cuerpo que los posea en
mayor cantidad hacia el que los contenga en menor proporción y manteniéndose este flujo
hasta que la magnitud de la carga sea la misma en ambos cuerpos.
C. Electrización por inducción. Cuando un
cuerpo cargado se aproxima a otro,
(preferentemente conductor) que no está
cargado, este cuerpo se polariza; es decir, una
de sus partes se carga positivamente y la otra
parte negativamente.
1.3. CLASES DE CUERPOS DE ACUERDO A
COMPORTAMIENTO CON LA ELECTRICIDAD.
SU
A) Aislantes. Son todos los materiales
que no
conducen electricidad. Por ejemplo, la Cerámica, el
vidrio, el plástico, la goma, el papel seco, el aire,
etc.
B) Semiconductores. Un semiconductor es un elemento material cuya conductividad eléctrica
puede considerarse situada entre las de un aislante y la de un conductor.
Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla
siguiente.
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Elemento
Grupo
Electrones en
la última capa
Cd
II B
2 e-
Al, Ga, B, In
III A
3 e-
Si, Ge
IV A
4 e-
P, As, Sb
VA
5 e-
Se, Te, (S)
VI A
6 e-
Los semiconductores más utilizados son el silicio y el germanio, que se utilizan en la
fabricación de diodos.
Para mejorar la conductividad del silicio y de los demás semiconductores se aplica
un proceso de dopado.
El dopaje del silicio consiste en sustituir algunos átomos de silicio por átomos de
otros elementos. A estos últimos se les conoce con el nombre de impurezas. Dependiendo
del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o intrínseco aparecen dos
clases de semiconductores.
Clases de semiconductores.

Semiconductores intrínsecos. Un semiconductor intrínseco es un semiconductor
puro. Un cristal de silicio es un semiconductor intrínseco si cada átomo del cristal es un
átomo de silicio. A temperatura ambiente, un cristal de silicio se comporta más o menos
como un aislante, ya que tiene solamente unos cuantos electrones libres y sus huecos
producidos por excitación térmica.

Semiconductores extrínsecos. Un semiconductor extrínseco es aquel en el que se
han introducido pequeñas cantidades de una impureza con el objeto de aumentar la
conductividad eléctrica del material a la temperatura ambiente.
Los semiconductores extrínsecos pueden ser tipo N y tipo P.
 Semiconductor tipo n
Es el semiconductor que está impurificado con impurezas "Donadoras", que
son impurezas pentavalentes.
Como los electrones superan a los
huecos en un semiconductor tipo
n,
reciben
el
nombre
de
"portadores
mayoritarios",
mientras que a los huecos se les
denomina
"portadores
minoritarios".
 Semiconductor tipo p. Es el que está impurificado con impurezas
"Aceptoras", que son impurezas
trivalentes. Como el número de
huecos supera el número de
electrones libres, los huecos son los
portadores mayoritarios y los
electrones
libres
son
los
minoritarios.
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C) Conductores. Materiales a través de los cuales la corriente eléctrica
facilidad.
fluye con relativa
Los conductores pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos.
Los conductores sólidos, son todos los metales, a excepción del mercurio que se
encuentra en estado líquido, se caracterizan por tener energía de ionización baja, los que
les permite reaccionar con facilidad perdiendo electrones para formar iones positivos o
cationes.
Por ejemplo, los metales como plata, cobre, oro y aluminio se cuentan entre los
mejores conductores. De toda la lista de conductores el cobre es un excelente conductor de
las señales eléctricas y soporta los problemas de corrosión causados por la exposición a la
intemperie, por eso se usa para los cables. También el aluminio es un buen conductor. La
más baja conductividad eléctrica la tiene el bismuto, y la más alta (a temperatura ordinaria)
la plata.
Los conductores líquidos. Por ejemplo el agua, con sales como cloruros, sulfuros y
carbonatos que actúan como agentes reductores (donantes de electrones), conduce la
electricidad. Algunos otros líquidos pueden tener falta o exceso de electrones que se
desplacen en el medio. Son iones, que pueden ser cationes, (+) o aniones (−).
Los conductores gaseosos. En los gases la condición que implica el paso de una
corriente eléctrica, se conoce como el fenómeno de descarga o "ruptura" eléctrica del gas:
paso de un comportamiento no conductor (baja corriente) a conductor. Por ejemplo,
Nitrógeno, cloro, Neón (ionizados).
D) Superconductores. Un superconductor es un material que no opone resistencia al flujo de
corriente eléctrica por él.
La superconductividad es una propiedad presente en muchos metales y algunas
cerámicas, que aparece a bajas temperaturas, caracterizada por la pérdida de resistividad a
partir de cierta temperatura característica de cada material, denominada temperatura crítica.
Los superconductores también presentan un acusado diamagnetismo, es decir, son
repelidos por los campos magnéticos.
Materiales que al ser enfriados bajo una temperatura crítica (desde unos pocos
grados Kelvin hasta unos cientos de grados Kelvin en superconductores de temperatura
ambiente) se transforman en conductores perfectos. Son usados para generar campos
magnéticos muy grandes, en aplicaciones como máquinas médicas de resonancia magnética,
motores y trenes de levitación magnética.
Las clases de superconductores son:
De acuerdo a su comportamiento físico.
 Superconductores de tipo I: son los que tienen un único campo magnético crítico y
pasan bruscamente del estado superconductor al normal.
 Superconductores de tipo II: son aquellos en los que se pueden considerar dos
campos magnéticos críticos.
De acuerdo a su temperatura crítica.
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Superconductores de baja temperatura: son a aquellos cuya temperatura crítica
está por debajo de los 77 grados Kelvin
Superconductores de alta temperatura: son aquellos cuya temperatura crítica está
por encima de los 77 grados Kelvin


De acuerdo al material.
 Elementos puros. La mayoría de los superconductores que son elementos puros son de
tipo I.




Superconductores orgánicos, estructuras de carbono (concretamente fulerenos y
nanotubos). Puesto que están compuestos únicamente por átomos de carbono,
técnicamente se pueden considerar entre los elementos puros, pero al no ser metales se
pueden poner como un grupo aparte. Es bueno indicar que el carbono puro como el
diamante y el grafito nunca son superconductoras.


Aleaciones, como por ejemplo
El NbTi (niobio-titanio) cuya propiedad superconductora se descubrió en 1962.
El AuIn (oro-indio), un superconductor descubierto en 1997.
El URhGe (aleación de uranio, rodio y germanio), del cual se descubrió en 2005 que
sigue siendo superconductor incluso a elevados campos magnéticos.
Cerámicas entre las principales se tiene a las siguientes.
El grupo YBCO, conocido por sus siglas inglesas para óxidos de itrio, bario y cobre,
son toda una familia de materiales muy complejos, y los superconductores de alta
temperatura más conocidos.
 El diboruro de magnesio (MgB2), su temperatura crítica es 39K, lo que lo convierte
en el superconductor convencional de temperatura crítica más alta conocido.

De acuerdo a la teoría que lo explica.

Superconductores convencionales: son los que se pueden explicar mediante la teoría
BCS o sus derivados (lo que significa que los pares de Cooper se forman debido a la
interacción electrón-fonón).

Superconductores no convencionales: son los que no se pueden explicar mediante
dichas teorías (es decir, los pares de Cooper no se forman únicamente por la interacción
electrón-fonón, y además intervienen procesos magnéticos que complican el problema).
1.4. CORRIENTE ELÉCTRICA

La corriente eléctrica es un flujo de cargas a lo largo de un conductor. Por ejemplo, la
corriente que circula por lo cables de corre a partir de los generadores de energía eléctrica,
corresponde al movimiento de los electrones más externos.

El termino corriente eléctrica, o simplemente corriente, se emplea para describir la tasa de
flujo de carga que pasa por alguna región de espacio

También hay autores que definen a la corriente eléctrica son los electrones que pasan a
través de circuitos eléctricos.
La corriente eléctrica puede ser de dos clases:
1.4.1.
CORRIENTE ELÉCTRICA ALTERNA. Se denomina corriente alterna (abreviada
CA en español y AC en inglés, de Alternating Current) a la corriente eléctrica en la
que la magnitud y dirección varían cíclicamente. Es la corriente eléctrica que se
utiliza y la que en Cajamarca por ejemplo Hidrandina abastece a la ciudad. En este
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caso de corriente, es fácil conectar un enchufe a un tomacorriente, porque no hay
necesidad de ver cuál es polo positivo o cuál es el polo negativo; ya que, la
diferencia de potencial cambia de sentido
“En el uso coloquial, "corriente alterna" se refiere a la forma en la cual la
electricidad
llega
a
los
hogares
y
a
las
empresas”
(http://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad).
La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de
una onda sinusoidal, cuya representación se muestra en la siguiente figura, puesto
que se consigue una transmisión más eficiente de la energía.
+
1.4.2.
CORRIENTE ELÉTRICA CONTÍNUA. La
corriente continua (CC o DC) se genera a
partir de un flujo continuo de electrones
(cargas negativas) siempre en el mismo
sentido, el cual es desde el polo negativo de
la fuente al polo positivo. Al desplazarse en
este sentido los electrones, los huecos o
ausencias de electrones (cargas positivas) lo
hacen en sentido contrario, es decir, desde
el polo positivo al negativo. Es decir, en este
tipo de corriente la diferencia de potencial es
constante. Si vamos a la vida práctica, este
tipo de corriente se puede encontrar en
pilas, baterías y en las salidas del
transformador que convierte la corriente alterna en corriente continua. Este tipo de
corriente es fácil identificar porque los polos vienen definidos (polo positivo, polo
negativo).
1.5. CIRCUITO ELÉCTRICO.
“Se denomina circuito eléctrico a una serie
de elementos o componentes eléctricos o
electrónicos,
tales
como
resistencias,
inductancias, condensadores, fuentes, y/o
dispositivos electrónicos semiconductores,
conectados eléctricamente entre sí con el
propósito de generar, transportar o modificar
señales
electrónicas
o
eléctricas”
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(http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico).
En forma genérica se puede decir que un circuito eléctrico simple, es un dispositivo que consta
de un generador o fuente de energía (ejemplo una pila, una batería, un generador eléctrico,
etc.), conductores (conectados a la fuente o generador de energía) y por una resistencia
(que generalmente es la parte del circuito que utilizará parte de la energía).
TIPOS DE CIRCUITOS.
Por el tipo de señal:



De corriente continua
De corriente alterna
Mixtos
Por el tipo de régimen:



Periódico
Transitorio
Permanente
Por el tipo de componentes:
 Eléctricos: Resistivos, inductivos, capacitivos y mixtos
 Electrónicos: digitales, analógicos y mixtos
Por su configuración:
 Serie
 Paralelo
CIRCUITOS ELÉCTRICO EN SERIE. El circuito serie es una
configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los
dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptor,
entre otros.) se conectan secuencialmente. El terminal de salida de
un dispositivo se conecta al terminal de entrada del dispositivo
siguiente. Por ejemplo, cuando se instalan 3 focos en serie (ver dibujo), se conecta uno a
continuación de otro, de tal forma que si uno de ellos no funciona, tampoco funcionan los demás.
En un esquema se puede representar de la siguiente manera:
Los símbolos de las resistencias en un
diagrama de circuito pueden
representar
cualquier elemento resistivo: un resistor
comercial, una bombilla luminosa, un aparato
electrodoméstico, etc.
La diferencia del potencial entre las
dos resistencias es la suma de la diferencia de
potencial da cada una y a s vez es igual a la
diferencia de potencial de la pila. La resistencia
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total equivalente está dada por la suma de cada una de las resistencias en serie presentes en el
circuito.
RT = R1 + R2 + R3
En cuanto al voltaje se cumple que: V =V 1+V2+V3
En resumen se puede decir que los componentes eléctricos de un circuito en serie se
disponen de forma lineal.
CIRCUITOS ELÉCTRICO EN PARALELO.
En un circuito en serie, es cuando el voltaje a
través de las resistencias es el mismo. En este
tipo de circuito cada resistencia es independiente
del funcionamiento de las demás; de tal forma,
que si uno de ellos deja de funcionar, las otras
pueden continuar funcionado.
La característica importante de los circuitos en
paralelo, es que los elementos que se conectan
están al mismo potencial y la corriente que cada
uno toma de la fuente depende de la resistencia interna del aparato. La resistencia está dada por
la siguiente expresión.
En un circuito paralelo, el valor de voltaje es el mismo
para la resistencia y para la bobina.
V = V1 = V2 = V3
1.6. ASPECTOS RELACIONADOS CON LA ELETRICIDAD.
1.6.1.
LEY DE COULOMB
En 1785, Coulomb estableció la ley fundamental de la fuerza eléctrica entre dos partículas
cargadas estacionarias. Los experimentos muestran que la fuerza eléctrica tiene las
siguientes propiedades:
a) La fuerza es inversamente proporcional al inverso del cuadrado de a distancia de
separación (r) entre dos partículas, medida a lo largo de la línea recta que los une.
b) La fuerza es proporcional al producto de las cargas q1 y q2 de las partículas.
c) La fuerza atractiva si las cargas son de signos opuestos, y repulsiva si las cargas son
del mismo signo.
Considerando lo anteriormente dicho, la fuerza eléctrica entre dos cuerpos se puede
expresar como:
|
||
|
Ley de Coulomb
Donde:
k = constante de coulomb (8,9875 X 109 N.m 2/C2 ó
8,9875 109 N.m2/C2
9,0 109 N.m2/C2
equivalente a:
La constante k también se puede escribir como:
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Donde la
1
4
se conoce como la permitividad del espacio libre y tiene un valor de:
8, 8542
10
.
.
La unidad más pequeña de carga conocida en la naturaleza es la que tiene un electrón o un
protón. La carga de un electrón o de un protón tiene una magnitud de:
| |
1,60219 10
Por lo que se puede deducir que, 1C de carga es igual a la carga de 6,3 x 10 18 electrones.
1.6.2.
LEY DE OHM
Georg Ohm (1789 -1851), alemán que investigó
la relación entre la corriente y voltaje.
La Ley de Ohm establece que "La intensidad de
la corriente eléctrica que circula por un conductor es
directamente proporcional a la diferencia de potencial
aplicada e inversamente proporcional a la resistencia
del mismo", se puede expresar matemáticamente en
la siguiente ecuación:
Donde:
I = Intensidad en amperios (A)
V = Diferencia de potencial en voltios (V)
R = Resistencia en ohmios (Ω).
Esta ley no se cumple, por ejemplo, cuando la
resistencia del conductor varía con la temperatura, y
la temperatura del conductor depende de la
intensidad de corriente y el tiempo que esté
circulando.
1.6.3.
Georg Simon Ohm (17891854)
Fue un físico y matemático
alemán que aportó a la teoría
de la electricidad la Ley de
Ohm, conocido principalmente
por su investigación sobre las
corrientes eléctricas. Estudió la
relación que existe entre la
intensidad de una corriente
eléctrica, su fuerza electromotriz
y la resistencia.
También se interesó por la
acústica, la polarización de las
pilas
y
las
interferencias
luminosas.
La
unidad
de
resistencia eléctrica, el ohmio,
recibe este nombre en su
honor. Terminó ocupando el
puesto de conservador del
gabinete físico de la "Bayerische
Akademie"
CAMPO ELÉCTRICO
El campo eléctrico es el modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas
con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se lo describe como un campo
vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor "q" sufrirá los efectos de una
fuerza mecánica "F". Siendo más preciso, se puede decir lo siguiente:
“El vector campo eléctrico E es un punto en el espacio definido como la fuerza
eléctrica F que actúa sobre una carga de prueba positiva colocada en ese punto y dividida
por la magnitud de la carga de prueba q o.
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Para explicar mejor se puede decir que el campo eléctrico asociado a una carga
aislada o a un conjunto de cargas es aquella región del espacio en donde se dejan sentir
sus efectos. Así, si en un punto cualquiera del espacio en donde está definido un campo
eléctrico se coloca una carga de prueba o carga testigo, se observará la aparición de
fuerzas eléctricas, es decir, de atracciones o de repulsiones sobre ella.
Las cargas eléctricas no precisan de ningún medio material para ejercer su influencia
sobre otras, de ahí que las fuerzas eléctricas sean consideradas fuerzas de acción a
distancia. Cuando en la naturaleza se da una situación de este estilo, se recurre a la idea
de campo para facilitar la descripción en términos físicos de la influencia que uno o más
cuerpos ejercen sobre el espacio que les rodea. La noción física de campo se corresponde
con la de un espacio dotado de propiedades medibles. En el caso de que se trate de un
campo de fuerzas éste viene a ser aquella región del espacio en donde se dejan sentir los
efectos de fuerzas a distancia. Así, la influencia gravitatoria sobre el espacio que rodea la
Tierra se hace visible cuando en cualquiera de sus puntos se sitúa, a modo de detector, un
cuerpo de prueba y se mide su peso, es decir, la fuerza con que la Tierra lo atrae. Dicha
influencia gravitatoria se conoce como campo gravitatorio terrestre. De un modo análogo
la física introduce la noción de campo magnético y también la de campo eléctrico o
electrostático.
II.
MAGNETISMO.
El magnetismo es un fenómeno por el que los materiales
ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales.
Oersted
Hay algunos materiales conocidos que han presentado
propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro y sus
aleaciones que comúnmente se llaman imanes.
También el magnetismo tiene otras
manifestaciones en física, particularmente como uno de
los dos componentes de la onda electromagnética,
como, por ejemplo, la luz.
El fenómeno del magnetismo era ya
conocido en Grecia clásica, aunque su estudio en
términos físicos no ha sido llevado hasta en estos
últimos tiempos.
Fue Oersted quien evidenció en 1820 por
primera vez que una corriente genera un campo
magnético a su alrededor. En el interior de la materia
existen pequeñas corrientes cerradas al movimiento de los electrones que contienen los átomos; cada
una de ellas origina un microscópico imán. Cuando estos pequeños imanes están orientados en todas
direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta propiedades magnéticas; y en
cambio, si todos los imanes se alinean, actúan como un único imán y en ese caso decimos que la
sustancia se ha magnetizado
Cuando se habla de magnetismo, involucra el concepto de IMÁN. Uno de las principales
características de los imanes, es su alta capacidad de atraer al hierro.
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2.1.
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UN POCO DE HISTORIA.
El fenómeno del magnetismo se conoce desde tiempos antiguos. La piedra imán o
magnetita, un óxido de hierro que tiene la propiedad de atraer los objetos de hierro, ya era
conocida por los griegos, los romanos y los chinos. Cuando se pasa una piedra imán por
un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de
hierro. Los imanes así producidos están ‘polarizados’, es decir, cada uno de ellos tiene dos
partes o extremos llamados polos norte y sur. Los polos iguales se repelen, y los polos opuestos
se atraen.
La brújula se empezó a utilizar en Occidente como instrumento de navegación
alrededor del 1300 d.C. En el siglo XIII, el erudito francés Petrus Peregrinus realizó
importantes investigaciones sobre los imanes. Sus descubrimientos no se superaron en
casi 300 años, hasta que el físico y médico británico William Gilbert publicó su libro,
De magnete en 1600. Gilbert aplicó métodos científicos al estudio de la
electricidad y el magnetismo. Observó que la Tierra también se comporta como un
imán gigante, y a través de una serie de experimentos investigó y refutó varios
conceptos incorrectos sobre el magnetismo aceptados en la época. Posteriormente, en
1750, el geólogo británico John Michell inventó una balanza que utilizó para estudiar
las fuerzas magnéticas. Michell demostró que la atracción o repulsión entre dos polos
magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos.
El físico francés Charles de Coulomb, que había medido las fuerzas entre
cargas eléctricas, verificó posteriormente la observación de Michell con una gran precisión.
2.2.
TIPOS DE MAGNETISMO.
Hay un tipo de materiales que cuando se someten a un campo, los dipolos se
orientan produciendo campos magnéticos negativos, contrarios al campo aplicado, esto se
conoce como DIAMAGNÉTISMO.
En los PARAMAGNÉTICOS, los momentos dipolares se orientan en dirección al
campo, y tiene permeabilidades próximas a la unidad y su susceptibilidad es pequeña pero
positiva. Este efecto desaparece al dejar de aplicar el campo magnético.
Los materiales FERROMAGNÉTICOS se caracterizan por ser siempre metálicos, y su
intenso magnetismo no es debido a los dipolos. Este magnetismo puede ser conservado o
eliminado según se desee, los 3 materiales ferromagnéticos son el hierro, el cobalto y el níquel.
La causa de este magnetismo son los electrones desapareados de la capa 3d, que presentan
estos elementos.
Los materiales FERRIMAGNÉTICOS son cerámicos y su magnetización es
significativa pero menor que en los ferromagnéticos, sus conductividades son bajas, lo que hace
que sean aplicables en electrónica.
La magnetización en los ferromagnéticos se debe a la curva de histéresis (La
histéresis es la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en ausencia del
estímulo que la ha generado). Una vez producida la magnetización se intenta eliminar el campo
magnético, pero para valor de campo magnético cero el material sigue magnetizado, y para
poder desmagnetizarlo es necesaria la aplicación de un campo negativo o fuerza coercitiva.
Las curvas de histéresis varían a medida que varía la temperatura, a medida que
aumenta la temperatura la magnetización disminuye, hasta llegar a la temperatura de Curie.
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(temperatura
por encima de la cual un cuerpo ferromagnético pierde su magnetismo,
comportándose como un material puramente paramagnético), en la que el material deja de
comportarse como ferromagnético y pasa a comportarse como paramagnético.
Los materiales ferromagnéticos llegan a un momento en que aunque se siga
aplicando el campo magnético no se magnetizan más y alcanza la inducción de saturación, y
una vez retirado el campo no pierde toda la magnetización sino que la guarda en lo que se
conoce como inducción remanente.
El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento
magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y
sentido. Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La
interacción ferromagnética es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos
tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para
alcanzar el ferromagnetismo.
2.3.
TIPOS DE MATERIALES MAGNÉTICOS.
criterios.
Las propiedades magnéticas de los materiales se clasifican siguiendo distintos
Una de las clasificaciones de los materiales magnéticos —que los
divide en diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos — se basa en la reacción
del material ante un campo magnético. Cuando se coloca un material diamagnético en
un campo magnético, se induce en él un momento magnético de sentido opuesto al
campo. En la actualidad se sabe que esta propiedad se debe a las corrientes eléctricas
inducidas en los átomos y moléculas individuales. Estas corrientes producen
momentos
magnéticos
opuestos
al
campo
aplicado.
Muchos
materiales son
diamagnéticos; los que presentan un diamagnetismo más intenso son el bismuto metálico y las
moléculas orgánicas que, como el benceno, tienen una estructura cíclica que permite que
las corrientes eléctricas se establezcan con facilidad.
El comportamiento paramagnético se produce cuando el campo magnético
aplicado alinea todos los momentos magnéticos ya existentes en los átomos o moléculas
individuales que componen el material. Esto produce un momento magnético global que
se suma al campo magnético. Los materiales paramagnéticos suelen contener elementos
de transición o lantánidos con electrones desapareados. El paramagnetismo en sustancias no
metálicas suele caracterizarse por una dependencia de la temperatura:la intensidad del
momento magnético inducido varía inversamente con la temperatura. Esto se debe a que al ir
aumentando la temperatura, cada vez resulta más difícil alinear los momentos magnéticos
de los átomos individuales en la dirección del campo magnético.
Las sustancias ferromagnéticas son las que, como el hierro, mantienen un
momento magnético incluso cuando el campo magnético externo se hace nulo. Este efecto se
debe a una fuerte interacción entre los momentos magnéticos de los átomos o electrones
individuales de la sustancia magnética, que los hace alinearse de forma paralela entre sí.
En circunstancias normales, los materiales ferromagnéticos están divididos en regiones
llamadas ‘dominios’; en cada dominio, los momentos magnéticos atómicos están alineados
en paralelo. Los momentos de dominios diferentes no apuntan necesariamente en la misma
dirección. Aunque un trozo de hierro normal puede no tener un momento magnético total,
puede inducirse su magnetización colocándolo en un campo magnético, que alinea los
momentos de todos los dominios.
La energía empleada en la reorientación de los dominios desde el estado
magnetizado hasta el estado desmagnetizado se manifiesta en un desfase de la respuesta
al campo magnético aplicado, conocido como ‘histéresis’.
Un material ferromagnético acaba perdiendo sus propiedades magnéticas
cuando se calienta. Esta pérdida es completa por encima de una temperatura conocida como
«Depende del empeño para la cosecha... siembra y cultiva con
amor, fe y perseverancia; si dejas para mañana, pueda que la
semilla ya no germine o los frutos no sean de calidad».
(Dalhy)
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punto de Curie, llamada así en honor del físico francés Pierre Curie, que descubrió el fenómeno
en 1895. (El punto de Curie del hierro metálico es de unos 770 °C).
2.4.
IMÁN. Un imán (del francés aimant) es un cuerpo o
dispositivo con un campo magnético significativo, de forma
que tiende a alinearse con otros imanes (por ejemplo, con el
campo magnético terrestre).
Se llama campo magnético de un imán a la región de
espacio en la cual se manifiestan las fuerzas magnéticas
producidas por el imán.
CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE
Artículo tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico_terrestreEl
campo magnético terrestre presente en la Tierra no es equivalente a un dipolo magnético con el
polo S magnético próximo al Polo Norte geográfico, y, con el polo N de campo magnético cerca
del Polo Sur geográfico, sino más bien presenta otro tipo especial de magnetismo. Es un
fenómeno natural originado por los movimientos de metales líquidos en el núcleo del planeta y
esta presente en la Tierra y en otros cuerpos celestes como el Sol.
Se extiende desde el
núcleo
atenuándose
progresivamente en el espacio
exterior (sin límite), con efectos
electromagnéticos conocidos en
la magnetosfera que nos protege
del viento solar, pero que
además permite fenómenos muy
diversos como la orientación de
las rocas en las dorsales
oceánicas, la magnetorecepción
de algunos animales y la
orientación de las personas
mediante brújulas.
Una brújula apunta en la
dirección Sur-Norte por tratarse
de una aguja imantada inmersa
en
el
campo
magnético
terrestre: desde este punto de
vista, la Tierra se comporta como un imán gigantesco y tiene polos magnéticos, los cuales, en
la actualidad, no coinciden con los polos geográficos.
El Polo Norte Magnético se encuentra a 1800 kilómetros del Polo Norte Geográfico. En
consecuencia, una brújula no apunta exactamente hacia el Norte geográfico; la diferencia,
medida en grados, se denomina declinación magnética. La declinación magnética depende del
lugar de observación, por ejemplo actualmente en Madrid (España) es aproximadamente 3º
oeste. El polo Norte magnético está desplazándose por la zona norte canadiense en dirección
hacia el norte de Alaska.
El campo magnético de la Tierra varía en el curso de las eras geológicas, es lo que se
denomina variación secular. Según se ha comprobado por análisis de los estratos al considerar
«Depende del empeño para la cosecha... siembra y cultiva con
amor, fe y perseverancia; si dejas para mañana, pueda que la
semilla ya no germine o los frutos no sean de calidad».
(Dalhy)
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que los átomos de hierro contenidos tienden a alinearse con el campo magnético terrestre. La
dirección del campo magnético queda registrada en la orientación de los dominios magnéticos
de las rocas y el ligero magnetismo resultante se puede medir.
Midiendo el magnetismo de rocas situadas en estratos formados en periodos geológicos
distintos se elaboraron mapas del campo magnético terrestre en diversas eras. Estos mapas
muestran que ha habido épocas en que el campo magnético terrestre se ha reducido a cero
para luego invertirse.
Durante los últimos cinco millones de años se han efectuado más de veinte inversiones,
la más reciente hace 700.000 años. Otras inversiones ocurrieron hace 870.000 y 950.000 años.
El estudio de los sedimentos del fondo del océano indica que el campo estuvo prácticamente
inactivo durante 10 o 20 mil años, hace poco más de un millón de años.
No se puede predecir cuándo ocurrirá la siguiente inversión porque la secuencia no es
regular. Ciertas mediciones recientes muestran una reducción del 5% en la intensidad del
campo magnético en los últimos 100 años. En la Anomalía del Atlántico Sur, la fuerza del campo
magnético está disminuyendo diez veces más rápido que en otros lugares.
Magnetismo planetario
El magnetismo es un fenómeno extendido a todos los átomos con desequilibrio
magnético. La agrupación de dichos átomos produce los fenómenos magnéticos perceptibles, y
los cuerpos estelares, los planetas entre ellos, son propicios a tener las condiciones para que se
desarrolle un campo magnético de una cierta intensidad. En el interior de los planetas, la
acumulación de materiales ferro magnéticos (como hierro) y su movimiento diferencial relativo
respecto a otras capas del cuerpo inducen un campo magnético de intensidad dependiente de
las condiciones de formación del planeta. En el mismo siempre se distinguen los dos polos,
equivalentes a los de un imán normal. En el caso de la Tierra, la zona en la que se mueve está
influenciada por el campo magnético solar, pero el propio campo magnético terrestre crea como
una burbuja, la magnetosfera terrestre, dentro del anterior. Dicha burbuja tiene una capa límite
entre su influencia y la solar (magnetopausa) que es aproximadamente esférica hacia el Sol, y
alargada hacia el sistema solar externo, acercándose a la superficie terrestre en los polos
magnéticos terrestres. La interacción en constante evolución entre ambos campos magnéticos y
las partículas cargadas provenientes del Sol produce fenómenos como las auroras (boreales o
australes) y la interferencia en las comunicaciones por ondas electromagnéticas, así como
alteraciones en los satélites artificiales en órbita.
Reversión Geomagnética
Una reversión geomagnética es un cambio en la orientación del campo magnético
terrestre tal que las posiciones del polo norte y sur magnético se intercambian. Estos eventos,
los cuales se cree duran de cientos a miles de años a menudo implican un descenso prolongado
de la fuerza del campo magnético seguida por una recuperación rápida después de que la
nueva orientación se ha establecido.
Magnetorrecepción
Magnetorrecepción es la capacidad que tienen algunos animales de detectar la dirección
y sentido del campo magnético en el que se encuentran. Los primeros animales en los que se
descubrió este sentido fueron las palomas mensajeras, para las cuales es un importante (pero
no el único) medio de orientación. Se descubrió luego que también lo tienen otras aves,
algunas tortugas e insectos como las abejas, hongos y hasta ciertas bacterias. Los seres
humanos tienen depósitos de materiales magnéticos en el hueso etmoides de la nariz, y hay
indicios de cierta capacidad de magnetorrecepción.
«Depende del empeño para la cosecha... siembra y cultiva con
amor, fe y perseverancia; si dejas para mañana, pueda que la
semilla ya no germine o los frutos no sean de calidad».
(Dalhy)
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Tanto en las palomas como en las bacterias el sensor consiste en un cristales de
magnetita conectados con otros orgánulos transductores todavía no bien comprendidos. Las
bacterias magnetotáticas y los hongos contienen organos llamados magnetosomas. En las
abejas, la magnetita está embutida en la membrana celular de ciertos grupos de neuronas y se
cree que cuando se reorienta siguiendo al campo magnético terrestre induce corrientes que
modifican la polarización celular.
2.5.
CLASES DE IMANES.
Los imanes pueden ser naturales o artificiales.
 Los imanes pueden ser: naturales o artificiales, o bien, permanentes o temporales.
 Un imán natural es un mineral con propiedades magnéticas.
 Un imán artificial es un cuerpo de material ferro magnético al que se ha comunicado la
propiedad del magnetismo
 Un imán permanente está fabricado en acero imanado
 Un imán temporal, pierde sus propiedades una vez que cesa la causa que provoca el
magnetismo.
 Un electroimán es una bobina (en el caso mínimo, una espiral) por la cual circula
corriente eléctrica.
2.6.
APLICACIONES
En los últimos 100 años han surgido numerosas aplicaciones del magnetismo y
de los materiales magnéticos. El electroimán, por ejemplo, es la base del motor eléctrico y el
transformador. En épocas más recientes, el desarrollo de nuevos materiales magnéticos ha
influido notablemente en la revolución de los ordenadores o computadoras. Es posible
fabricar memorias de computadora utilizando ‘dominios burbuja’. Estos dominios son
pequeñas regiones de magnetización, paralelas o antiparalelas a la magnetización global
del material. Según que el sentido sea uno u otro, la burbuja indica un uno o un
cero, por lo que actúa
como
dígito en el sistema binario empleado por los
ordenadores. Los materiales magnéticos también son componentes importantes de las cintas
y discos para almacenar datos.
Los imanes grandes y potentes son cruciales en muchas tecnologías modernas.
Los trenes de levitación magnética utilizan poderosos imanes para elevarse por encima
de los raíles y evitar el rozamiento. En la exploración
mediante
resonancia
magnética
nuclear,
una
importante
herramienta
de
diagnóstico empleada en
medicina, se utilizan
campos magnéticos
de gran
intensidad. Los imanes
superconductores se emplean en los aceleradores de partículas más potentes para
mantener las partículas aceleradas en una trayectoria curva y enfocarlas.
2.7.
RELACIÓN ENTRE EL MAGNETISMO Y LA ELECTRICIDAD.
Uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas
fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas magnéticas son producidas por el
movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la
estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que aúna ambas
fuerzas se denomina teoría electromagnética. La manifestación más conocida del
magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos
como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del
magnetismo. Recientemente, estos efectos han proporcionado claves importantes para
comprender la estructura atómica de la materia.
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amor, fe y perseverancia; si dejas para mañana, pueda que la
semilla ya no germine o los frutos no sean de calidad».
(Dalhy)
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PARTE II
III.
FUERZAS FUNDAMENTALES DE LA NATURALEZA
3.1.
INTERACCIÓN DE FUERZAS EN EL UNIVERSO
Establecemos
como
hipótesis que las fuerzas que
actúan sobre un punto material
dependerán generalmente de la
posición de la partícula, su
velocidad y el tiempo. ¿Cuántas
clases de fuerzas hay? Se cree
que todas las fuerzas son
expresiones de cuatro clases de
fuerzas
o
interacciones
fundamentales
entre
las
partículas que se encuentran formando la materia y a la vez son las responsables
de la estructura, dinamismo y evolución del universo tal y como lo conocemos,
motivo más que suficiente para que sean conocidas como Fuerzas
Fundamentales.
Dos de ellas las conocemos por experiencia cotidiana; las otras dos
implican interacción entre partículas subatómicas (interacción fuerte e interacción
débil) que podemos observar directamente con nuestros sentidos (gravitacionales
y electromagnéticos).
Las fuerzas actúan también el mundo atómico y subatómico, por
ejemplo las fuerzas atómicas dentro del átomo son las que se encargan de
mantener unidos sus constituyentes y las fuerzas nucleares actúan sobre
diferentes partes del núcleo para
evitar que éstas se separen.
Son cuatro fuerzas
fundamentales el objetivo de
estudio y de este modo estar más
familiarizados acerca de la
estructura de nuestro universo
por lo que a continuación
estudiaremos a cada una de ellas.
ESTO NO ES POSIBLE REALIZARLO DEBIDO A LA
FUERZA DE LA GRAVEDAD
«Depende del empeño para la cosecha... siembra y cultiva con
amor, fe y perseverancia; si dejas para mañana, pueda que la
semilla ya no germine o los frutos no sean de calidad».
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3.2.
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FUERZAS FUNDAMENTALES
Se suele hacer mención a cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza: la
fuerza gravitacional, la electromagnética, la nuclear fuerte y la nuclear débil.
Gravitacional
Macrocosmos
Electromagnética
Nuclear fuerte
Microcosmos
Nuclear débil
Universo
B.
FUERZA GRAVITATORIA
Es una fuerza mutuamente
atractiva que actúa entre todas las
masas tal y como se menciona en la
Ley de Gravitación Universal de
Newton.
F
La fuerza gravitatoria es
la responsable del giro de todos los
planetas alrededor del sol, de que los cuerpos caigan al suelo, del movimiento
de las galaxias y otros.
Cabe mencionar que Newton descubrió que la fuerza de gravedad
obedece a una ley. La fuerza gravitacional entre dos cuerpos es directamente
proporcional a las masas de los cuerpos e inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia que los separa. Matemáticamente se denota:
F G
m1 m2
d2
Donde: F = Fuerza gravitacional
«Depende del empeño para la cosecha... siembra y cultiva con
amor, fe y perseverancia; si dejas para mañana, pueda que la
semilla ya no germine o los frutos no sean de calidad».
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m1m2 = masas de los cuerpos
d = distancia
G = Constante (llamada constante gravitacional de Newton,
cuyo valor determina la intensidad de la interacción gravitacional).
Después de calibrar la balanza de Cavendish (*) mejoraron las
condiciones para medir las fuerzas gravitatorias y así determinar el valor de G.
El valor hoy en día aceptado (en unidades del SI) es: G = 6,67259 (85) X 10 -11
N.m2/Kg2 ( Sears & Zemansky. Física Universitaria. Novena edición. T1. Pag.
360)
Las fue00000000rzas gravitatorias se combinan vectorialmente. Si
cada una de dos masas ejerce una fuerza sobre una tercera, la fuerza total
sobre esta es la resultante de las fuerzas individuales de las dos primeras.
Quizás el aspecto sobresaliente de la fuerza gravitatoria de un
cuerpo sobre otro es que actúa a distancia, sin contacto directo sobre los
cuerpos.
La magnitud de las fuerzas gravitacionales resulta ser significativa
en objetos microscópicos, sin embargo son las más débiles de las
cuatro fuerzas fundamentales.
(*)
Balanza de torsión, dispositivo que mide fuerzas eléctricas, magnéticas o
gravitatorias muy pequeñas a partir del ángulo que forma un brazo al girar,
antes de que la resistencia ejercida por la fuerza de torsión detenga su
movimiento. Fue diseñada originalmente por el geólogo británico John Michell,
y mejorada por el químico y físico de la misma nacionalidad Henry Cavendish.
El instrumento fue inventado de forma independiente por el físico francés
Charles de Coulomb, que lo empleó para medir la atracción eléctrica y
magnética.+
C. FUERZA ELECTROMAGNÉTICA.
Incluye las fuerzas eléctricas y
magnéticas. Sigue en intensidad a la
fuerza
nuclear
fuerte
y
es
aproximadamente 100 veces menor que
ella, su magnitud es trillones de veces
mayor que la fuerza gravitacional.
La fuerza electromagnética es
una atracción o repulsión entre dos
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partículas cargadas que pueden estar en movimiento relativo. Es la
responsable que los átomos, moléculas y materia en general permanezcan
unidos.
La fuerza electromagnética actúa sobre las partículas que tienen
carga eléctrica y puede ser atractiva o repulsiva, según el signo de las cargas.
Por eso otra forma de definir la fuerza electromagnética es indicando que
“afecta a los cuerpos eléctricamente cargados, y es la fuerza involucrada en las
transformaciones físicas y químicas de átomos y moléculas. Es mucho más
intensa que la fuerza gravitatoria y su alcance es infinito”
La fuerza electromagnética es fundamental en varios procesos de
nuestro mundo cotidiano, responsable de las reacciones químicas.
Las fuerzas magnéticas ocurren en interacciones entre imanes y
un trozo de hierro. Podría parecer una categoría aparte, pero en realidad son
causadas por cargas eléctricas en movimiento.
Es importante mencionar que en esencia todas las fuerzas en
nuestro mundo macroscópico (aparte de la gravitacional) cuando se analiza de
cerca son manifestaciones de las fuerzas electromagnéticas, como ejemplo se
puede mencionar la fuerza de fricción, las de contacto y las de tensión, así
como las que se presentan en resortes extendidos y otros cuerpos
deformados, son en
sí la consecuencia de fuerzas electromagnéticas entre
partículas cargadas muy próximas entre sí.
D. FUERZA NUCLEAR FUERTE.
Es
la
fuerza
que
representa el “pegamento”
que
mantiene unido los constituyentes
nucleares,
llamados
nucleones.
También se denomina fuerza nuclear.
Tiene un alcance mucho
menor
que
las
interacciones
eléctricas, pero dentro de ese rango es mucho más fuerte. Esta interacción
también es también la que causa la creación de partículas inestables, en el
choque de partículas de elevada energía.
Los protones del núcleo del átomo, debido a su carga eléctrica, se
separarían si no tuvieran ligados en sí por la fuerza notablemente elevada.
La fuerza nuclear sólo se manifiesta en una distancia comparable
con el tamaño de un núcleo atómico. Un protón es atraído por las partículas en
un núcleo atómico sólo si se encuentra a una distancia de unos diez
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billonésimos de centímetro; si está un poco más lejos, sólo resentirá la
repulsión eléctrica del núcleo. En cambio, un protón en el núcleo es atraído por
los otros protones y neutrones por la fuerza nuclear, cuya intensidad es unas 1
000 veces mayor que la fuerza de repulsión electromagnética.
La fuerza de interacción fuerte es la más intensa de las fuerzas
fundamentales, pero tienen muy corto alcance (10 -15 m aproximadamente),
motivo por el cual su acción de esta fuerza no se aprecia fuera del núcleo. La
fuerza nuclear fuerte es una o dos ordenes de magnitud que la fuerza
electromagnética.. Sin embargo, la fuerza nuclear disminuye muy rápido con
el aumento en la separación y es despreciable para separaciones mayores,
aproximadamente 10- 14 m.
E. FUERZA NUCLEAR DÉBIL
Fuerza nuclear débil
es una fuerza nuclear de corto
alcance que tiende a producir
inestabilidad en ciertos núcleos.
La mayor parte de reacciones de
decaimiento radiactivo son
causadas por ésta fuerza que es
casi 12 órdenes de magnitud más débil que la fuerza electromagnética.
Esta fuerza no cumple un papel directo en el comportamiento de
la materia ordinaria. Actúa sobre las partículas elementales denominadas
leptones como los electrones o los neutrinos; es responsable en las
interacciones en la mayoría de las partículas elementales. Esta interacción
causa una forma común de radiactividad llamada decaimiento beta, en donde
un neutrón de un núcleo radiactivo se transforma en un protón, expulsando un
electrón y una partícula casi sin masa llamada antineutrino. La interacción
entre antineutrino y la materia ordinaria es tan débil, que un antineutrino
podría pasar fácilmente una pared de plomo de un millón de kilómetros de
espesor.
3.3.
NACIMIENTO DE LAS FUERZAS FUNDAMENTALES
Un segundo después del Big Bang ya habían surgido cuatro fuerzas que
aún gobiernan el Universo. Estas fuerzas son la gravitación, el electromagnetismo
y las interacciones nucleares débil y fuerte. El Universo empezó en un estado de
densidad y temperatura inconcebiblemente elevadas, y es muy probable que
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entonces existiera una única fuerza. A medida que el Universo se expandía y
enfriaba, esa fuerza dio lugar a la gravedad, que afecta a todas las partículas, y a
una ‘gran fuerza unificada’. Después de la era inflacionaria, en la que el Universo
multiplicó repetidamente su tamaño a un ritmo fabuloso, la gran fuerza unificada
originó la interacción nuclear fuerte que conocemos actualmente, y que es la
responsable de mantener unidos los núcleos atómicos, y la fuerza electrodébil,
una combinación de electromagnetismo e interacción nuclear débil. Cuando el
Universo tenía aproximadamente 10-8 s (una cienmillonésima de segundo) de
antigüedad, la fuerza electrodébil se dividió en la interacción nuclear débil, que
rige la radiactividad, y el electromagnetismo.
En la actualidad, los científicos intentan demostrar que todas estas
fuerzas fundamentales, aparentemente diferentes, son manifestaciones, en
circunstancias distintas, de un modo único de interacción. El término "teoría del
campo unificado" engloba a las nuevas teorías en las que dos o más de las cuatro
fuerzas fundamentales aparecen como si fueran básicamente idénticas.
La teoría de la gran unificación intenta unir en un único marco teórico
las interacciones nucleares fuertes y nucleares débiles, y la fuerza
electromagnética. Esta teoría de campo unificado se halla todavía en proceso de
ser comprobada. La teoría del todo es otra teoría de campo unificado que
pretende proporcionar una descripción unificada de las cuatro fuerzas
fundamentales.
Hoy, la mejor candidata a convertirse en una teoría del todo es la
teoría de supercuerdas. Esta teoría física considera los componentes
fundamentales de la materia no como puntos matemáticos, sino como entidades
unidimensionales llamadas "cuerdas". Incorpora la teoría matemática de
supersimetría, que sugiere que todos los tipos de partícula conocidos deben tener
una "compañera supersimétrica" todavía no descubierta. Esto no significa que
exista una compañera para cada partícula individual (por ejemplo, para cada
electrón), sino un tipo de partícula asociado a cada tipo conocido de partícula. La
partícula hipotética correspondiente al electrón sería el selectrón, por ejemplo, y
la correspondiente al fotón sería el fotino. Esta combinación de la teoría de
cuerdas y la supersimetría es el origen del nombre de "supercuerdas".
¿POR QUÉ EXPERIMENTAMOS SÓLO LA FUERZA GRAVITACIONAL?
Considerando que de las cuatro fuerzas fundamentales dos fuerzas
suceden a nivel microscópico, por no decir a nivel atómico ( Nuclear débil y
Nuclear fuerte), las otras dos suceden a nivel macroscópico (Gravitación y
electromagnética). Pero nosotros sólo experimentamos la fuerza gravitacional
porque esta implica la atracción entre dos cuerpos que poseen masa, en este caso
el ser humano y el planeta tierra, la cual por tener mayor masa atrae al ser
humano y lo mantiene adherido a la superficie. En el caso de la fuerza
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electromagnética no se lo experimenta porque esta se da entre dos cuerpos
cargados eléctricamente.
BIBLIOGRAFÍA
ALONSO, Marcelo - FINN, Edward. Física 1 Mecánica. Fondo Editorial
ineramericana. 1970
Halliday D., Resnick R., Krane K. S., Física Volumen 2
Microsof Ecarta 2005
SEARS & SEMANSKY. Física Universitaria. 1. Novena edición.México 1998
(Páginas consultadas 145, 146, 358,359,360,361)
SERWAY, Raymond. Física T I- Cuarta edición. Edit Mc Graw Hill. México
1997 (Páginas consultadas 161-163)
WILSON, Jerry D. Física. Edit. Prentice Hall Hispanoamericana. S.A.Segunda
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amor, fe y perseverancia; si dejas para mañana, pueda que la
semilla ya no germine o los frutos no sean de calidad».
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