Campo magnético

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Campo magnético

  1. 1. CAMPO MAGNÉTICOUn campo magnético es producidoalrededor de una corrienteeléctrica.Ampere comprobó que el polonorte de la aguja imantada sedesvía siempre hacia la izquierdade la dirección que lleva lacorriente.El campo magnético generalmente en la bibliografía se representa con la letra FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTOPropiedades La magnitud FB de la fuerza magnética ejercida sobre la partícula es proporcional a la carga q y a la rapidezV de dicha partícula. Cuando una partícula con carga se mueve paralela el vector de campo magnético la fuerza, magnética que actúa sobre ella es igual a cero. Cuando el vector de velocidad de la partícula forma un ángulo con el campo magnético la fuerza magnetica actúa en dirección perpendicular tanto a V como a BFB es perpendicular al plano formado por V y B. La fuerza magnética ejercida sobre una carga positiva tiene dirección opuesta a la dirección de la fuerza magnética sobre una carga negativa que se mueve en la misma dirección. La magnitud de la fuerza magnética que se ejerce sobre una partícula en movimiento es proporcional a , donde es el ángulo que el vector de velocidad de la partícula forma la dirección de B2. La dirección de la FB es perpendicular tanto a la velocidad de la partícula. Como al campo magnético, si es positiva esta hacia arriba.
  2. 2. Donde es el angulo mas pequeño entre y , se ve que es cero cuando es paralela y máxima cuando es perpendicular a .El campo magnético puede modificar la dirección del vector velocidad, la unidad del SI delcampo magnético es newton por cada coulomb-metro por cada segundo, o tesla (T). =NOTA: También se puede medir en Gauss (G) aun que no pertenece al SI MOVIMIENTO DE UNA PARTICULA CON CARGA EN UN CAMPO MAGNÉTICO UNIFORMELa partícula se mueve en círculo porque la fuerza magnética FB es perpendicular a yay tiene una magnitud constante igual a . De la segunda ley de newton se deduce La rapidez angular es Partícula que se mueve en un plano perpendicular a un campo magnético uniforme. La fuerza magnética es perpendicular a la velocidad de la partícula haciendo que se mueva en una órbita circular. Ciclotrón Sustituyendo, obtenemos el periodo Cuando un partícula cargada posee un componente de velocidad paralelo a un campo magnético y otro perpendicular al mismo, se mueve en una trayectoria helicoidal alrededor de las líneas de campo.
  3. 3. Partículas con carga se mueven en un campo magnético no uniforme, su movimiento escomplejo. Cuando una partícula cargada se mueve en este campo, Los cinturones de Van Allen están contituidos por muy intenso en los extremos y más débil en el centro, partículas con carga atrapadas por el campo magnetico queda atrapada y se mueve en espiral atrás y adelante no uniforme de la tierra. alrededor de las líneas de campo. FUERZA MAGNÉTICA QUE ACTÚA SOBRE UN CONDUCTOR QUE TRANSPORTA CORRIENTELa corriente es un conjunto de muchas partículas con carga en movimiento; de ahí que lafuerza resultante ejercida por el campo sobre el alambre sea la suma vectorial de las fuerzasindividuales ejercidas sobre todas las partículas con carga que conforman la corriente. Lafuerza ejercida sobre las partículas se transmite al alambre cuando colisionan con losátomos que constituyen el alambre.
  4. 4. La fuerza magnetica total sobre el alambre de longitud L esLa corriente del alambre es igual a = Donde L es un vector que apunta a la dirección de la corriente I y que tiene una magnitud igual a la longitud L del segmentoLa fuerza mecánica que se ejerce sobreuna longitud ds de un pequeño segmentode vector en presencia de un campo B esigual a Campo magnético producido por un conductor rectoCuando el medio que rodea al conductorno es magnético o es aire, se considera ala permeabilidad como si estuviera en elvacío. Campo magnético producido por una espiraEl momento del dipolo magnético de una espira portadora de corriente I esLa Inducción Magnética de una espira es r = radio de la espira
  5. 5. Campo magnético producido por un solenoideUn solenoide se obtiene de enrollar un alambre en forma helicoidal.N = Número de vueltasL = Longitud del solenoide MOVIMIENTO DE TORSIÓN SOBRE UNA ESPIRA DE CORRIENTE EN UN CAMPO MAGNETICO UNIFORMEEl momento de torsión sobre una espira de corriente colocado en un campomagnético uniforme : EL EFECTO HALLLa energía potencial del sistema de un dipolo magnético en un campo magnético es:
  6. 6. EJERCICIOS:Electrón que se mueve en un campo magnéticoUn electrón en un cinescopio de una televisión se mueve hacia el frente del cinescopio conuna rapidez de a lo largo del eje x. Rodeando el cuello del tubo hay bobinasde alambre que crean un campo magnético de 0.025 T de magnitud, dirigidos en un ángulode con el eje xy se encuentran en el plano xy. Calcule la fuerza magnética sobre elelectrón. y x B V FB(1.6 x10-19 )(8.0 x 106 m/s)(0.025 T)(sen ) = 2.8 x10-11 NProtón con movimiento perpendicular a un campo magnético uniformeUn protón se mueve en una órbita circular de 14 cm de radio en un campo magnéticouniforme de 0.35 T, perperdicular a la velocidad del protón. Encuentre la rapidez delprotón. =Fuerza sobre un conductor semicircularUn alambre doblado en un semicírculo de radio R forma un circuito cerrado y transportauna corriente I. El alambre yace en el plano xy y un campo magnetico uniforme se dirige alo largo del eje y positivo, encuentre la magnitud y dirección de la fuerza magnetica queactua sobre la porción recta del alambre y sobre la porción curva.
  7. 7. Un segmento de alambre de longitud en el arco experimenta una fuerza . Como y son perpendiculares la magnitud del diferencial de fuerza es:y cuya dirección es radial hacia O que es el centro del semicírculo. Por lo tanto la fuerza ensus componentes x e y, está dada por .Integrando sobre todo el semicírculo, que corresponde a una variación de de , seobtieneNótese que esta fuerza es la misma que obra sobre un alambre recto de longitud 2R.En forma general para un alambre curvo que se encuentra en un campo magnético uniforme como el de la figura 8.15. La fuerza magnética sobre él es equivalente a la fuerza sobreun segmento recto de longitud L´ que va entre los extremos a y b.En la ecuación 8.18 se puede sacar de la integral, y obtenerse 8.19BibliografíaSERWAY Para Ciencias e Ingeniería, Quinta edicion , TOMO IIhttp://rabfis15.uco.es/proyecto/Fund_teoricos/movimiento%20de%20una%20particula%20en%20un%20campo.htmhttp://docencia.udea.edu.co/regionalizacion/irs-404/contenido/capitulo8.html

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