Almacenamiento de datos por medios magnéticos

1. Almacenamiento de datos por medios magnéticos Electromagnetismo - Estado Sólido I Integrantes: Juan Cardena Federico Lapp Pablo Sciancalepore Profesor Titular: Lic. Carlos Vallhonrat Profesor Adjunto: Lic. Enrique Cingolani

2. Indice • Almacenamiento magnético • Campo magnético • Campo eléctrico • Ley de Faraday • Ecuaciones de Maxwell • Ley de Gauss • Ley de Ampère-Maxwell • Ferromagnetismo • Dispositivos magnéticos

3. Almacenamiento magnético • Los dispositivos de almacenamiento por medio magnético permiten administrar una gran densidad de información, o sea, almacenar una gran cantidad de datos en un pequeño espacio físico

4. Almacenamiento magnético • La lectura y grabación de la información en un dispositivo de almacenamiento por medio magnético se da por la manipulación de partículas magnéticas presentes en la superficie del medio magnético • Para la grabación, el cabezal de lectura y grabación del dispositivo genera un campo magnético que magnetiza las partículas magnéticas, representando así dígitos binarios (bits) de acuerdo a la polaridad utilizada

5. Almacenamiento magnético • Para la lectura, el cabezal de lectura y grabación genera un campo magnético, que cuando entra en contacto con las partículas magnéticas del medio verifica si esta atrae o repele al campo magnético, sabiendo así si el polo encontrado en la molécula es positivo o negativo

6. Almacenamiento magnético • Como ejemplo de dispositivos de almacenamiento por medio magnético, podemos citar los Discos Rígidos (también conocidos con HDs, hard disks o discos duros), los Disquetes (también conocidos como discos flexibles o floppy disks), los Tape Backups, las cintas DAT, entre otros

7. Campo magnético • El campo magnético es el efecto sobre una región del espacio en la que una carga eléctrica puntual de valor q, que se desplaza a una velocidad V, experimenta los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad v como al campo B. Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente ecuación:

8. Campo magnético • Si bien algunos materiales magnéticos han sido conocidos desde la antigüedad, como por ejemplo el poder de atracción que sobre el hierro ejerce la magnetita, no fue sino hasta el siglo XIX cuando la relación entre la electricidad y el magnetismo quedó plasmada, pasando ambos campos de ser diferenciados a formar el cuerpo de lo que se conoce como electromagnetismo.

9. Campo eléctrico • El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor sufre los efectos de una fuerza eléctrica F dada por la siguiente ecuación: • La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832

10. Campo eléctrico • Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables • Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético

11. Ley de Faraday • La Ley de Faraday establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde: • Donde E es el campo eléctrico, dl es el elemento infinitesimal del contorno C, B es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de dA están dadas por la regla de la mano derecha Michael Faraday

12. Ecuaciones de Maxwell • La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell • El aspecto más importante del trabajo de Maxwell en el electromagnetismo es el término que introdujo en la ley de Ampère; la derivada temporal de un campo eléctrico, conocido como corriente de desplazamiento James Clerk Maxwell

13. Ecuaciones de Maxwell • El trabajo que Maxwell publicó en 1865, A DynamicalTheory of theElectromagneticField, modificaba la versión de la ley de Ampère con lo que se predecía la existencia de ondas electromagnéticas propagándose, dependiendo del medio material, a la velocidad de la luz en dicho medio. De esta forma Maxwell identificó la luz como una onda electromagnética, unificando así la óptica con el electromagnetismo

14. Ecuaciones de Maxwell • Exceptuando la modificación a la ley de Ampère, ninguna de las otras ecuaciones era original. Lo que hizo Maxwell fue reobtener dichas ecuaciones a partir de modelos mecánicos e hidrodinámicos usando su modelo de vórtices de líneas de fuerza de Faraday

15. Ley de Gauss • La ley de Gauss explica la relación entre el flujo del campo eléctrico y una superficie cerrada. Se define como flujo eléctrico () a la cantidad de fluido eléctrico que atraviesa una superficie dada. Análogo al flujo de la mecánica de fluidos, este fluido eléctrico no transporta materia, pero ayuda a analizar la cantidad de campo eléctrico () que pasa por una superficie • Se aplica al campo electrostático y al gravitatorio. Sus fuentes son la carga eléctrica y la masa, respectivamente. También puede aplicarse al campo magnetostático, aunque dicha aplicación no es de tanto interés como las dos anteriores • Matemáticamente se expresa como :

16. Ley de Gauss para el campo magnético • Experimentalmente se llegó al resultado de que los campos magnéticos, a diferencia de los eléctricos, no comienzan y terminan en cargas diferentes. Esta ley primordialmente indica que las líneas de los campos magnéticos deben ser cerradas. En otras palabras, se dice que sobre una superficie cerrada, sea cual sea ésta, no seremos capaces de encerrar una fuente o sumidero de campo, esto expresa la inexistencia del monopolo magnético • Matemáticamente esto se expresa así:

17. Ley de Ampere • La ley de Ampère, modelada por André-Marie Ampère en 1831, relaciona un campo magnético estático con la causa que la produce, es decir, una corriente eléctrica estacionaria • James Clerk Maxwell la corrigió posteriormente y ahora es una de las ecuaciones de Maxwell, formando parte del electromagnetismo de la física clásica • La ley de Ampére explica, que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es igual a la corriente que lo recorre en ese contorno • El campo magnético es un campo angular con forma circular, cuyas líneas encierran la corriente. La dirección del campo en un punto es tangencial al círculo que encierra la corriente • El campo magnético disminuye inversamente con la distancia al conductor

18. Ley de Ampère-Maxwell • La ley de Ampère-Maxwell o ley de Ampère generalizada es la misma ley corregida por James Clerk Maxwell que introdujo la corriente de desplazamiento, creando una versión generalizada de la ley e incorporándola a las ecuaciones de Maxwell • Ampère formuló una relación para un campo magnético inmóvil y una corriente eléctrica que no varía en el tiempo. La ley de Ampère nos dice que la circulación en un campo magnético a lo largo de una curva cerrada C es igual a la densidad de corriente sobre la superficie encerrada en la curva C, matemáticamente así :

19. Ferromagnetismo • Propiedad de algunos materiales que hace que resulten intensamente imantados cuando se sitúan en un campo magnético, y conserven parte de su imantación cuando desaparece dicho campo • 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

20. 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 • Generalmente, los ferromagnetos están divididos en dominios magnéticos, separados por superficies conocidas como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnéticos están alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energía potencial, pero la formación de dominios está compensada por la ganancia en entropía • Hay muchos materiales cristalinos que presentan ferromagnetismo como el hierro, el níquel, el cobalto, el acero, etc

21. Dispositivos Magnéticos • Los dispositivos magnéticos son aquellos dispositivos de almacenamiento de datos en los que se utilizan propiedades magnéticas de los materiales para almacenar información digital. • Cinta Magnética: Esta formada por una cinta de material plástico recubierta de material ferromagnético, sobre dicha cinta se registran los caracteres en formas de combinaciones de puntos, sobre pistas paralelas al eje longitudinal de la cinta

22. Dispositivos Magnéticos • Tambores Magnéticos: Están formados por cilindros con material magnético capaz de retener información, Esta se graba y lee mediante un cabezal cuyo brazo se mueve en la dirección del eje de giro del tambor • Disco Duro: Son en la actualidad el principal subsistema de almacenamiento de información en los sistemas informáticos. Es un dispositivo encargado de almacenar información de forma persistente en un ordenador, es considerado el sistema de almacenamiento más importante del computador y en él se guardan los archivos de los programas

23. Dispositivos Magnéticos • Disquette o Disco flexible: Un disco flexible o también disquette (en inglés floppy disk), es un tipo de dispositivo de almacenamiento de datos formado por una pieza circular de un material magnético que permite la grabación y lectura de datos, fino y flexible (de ahí su denominación) encerrado en una carcasa fina cuadrada o rectangular de plástico. • Los discos, usados usualmente son los de 3 ½ o 5 ¼ pulgadas, utilizados en ordenadores o computadoras personales, aunque actualmente los discos de 5 ¼ pulgadas están en desuso

24. FIN