CAMP MAGNÈTIC        FISICA IIESCOLA VEDRUNA PALAMÓS
1. CAMP MAGNÈTIC Imant és un cos capaç d’atreure objectes  de ferro PROPIETATS GENERALS DELS IMANTS  El pol nord s’orie...
Les línies de camp Si escampem llimadures de ferro sobre    un paper blanc, sota el qual hi ha un    imant en posició hor...
Unitats del camp magnètic oinducció magnètica Unitats: SI Tesla (T)          Gauss (G) 1T = 104 G Un tesla és el valor ...
Experiència d’Oersted   L’any 1819 Hans Christian Orsted relaciona el    camp magnètic amb el camp elèctric.   Una agull...
Experiència d’Orsted• Els       camps         elèctrics  produeixen      el     mateixos  efectes que els imants.• Els cor...
Tipus de materials segons el graud’imantació Un material té molts imants col·locats de manera  aleatòria. Si aquests dipo...
2. FORÇA MAGNÈTICA D’UNACÀRREGA EN MOVIMENT. LLEI DELORENTZ • El camp magnètic és la pertorbació que produeix   un imant o...
Consideracions a la Llei deLorentz Si la càrrega està en repòs, no hi actua cap  força. Si es mou experimenta una força:...
Notació gràfica Per tal de facilitar la representació de vectors perpendicular utilitzarem a següent convenció de signes:...
Moviment d’una càrrega enpresència d’un camp magnètic Una càrrega quan entra en un  camp magnètic uniforme a una  velocit...
Moviment d’una càrrega enpresència d’un camp magnètic Donat que fa un moviment circular uniforme podem calcular-ne la vel...
y                           z                  q+   v                            q+               v                       ...
3. FORÇA ELECTROMAGNÈTICASOBRE UNA CÀRREGA Una càrrega Q sotmesa a un camp magnètic  i un d’elèctric rep l’acció de dues ...
Selector de velocitats                             Observem que per                             que els ions surtin      ...
Espectròmetre de masses Serveix per separar diferents  isòtops   d’un        determinat  element químic. Procés   S’ion...
Ciclotró
Ciclotró S’utilitza per accelerar partícules carregades per  donar-los energia cinètica i fer-ne experiències  en física ...
4.FORÇA MAGNÈTICA SOBRE    D’UN CONDUCTOR      F                                                                    B Sigu...
4.FORÇA MAGNÈTICA SOBRE D’UNCONDUCTOR  El corrent elèctric és degut al moviment de les     càrregues elèctriques que es m...
Consideracions a la Llei deLaplace El mòdul de la força magnètica és calcula com: El sentit segons la regla de la mà esq...
Força sobre una espirarectangular Considerem     una espira  rectangular per on passa  un corrent I i que gira al  voltan...
Fonaments del motor Són    màquines capaces         de    transformar   l’energia  elèctrica en mecànica. Parts més impo...
5. CAMP MAGNÈTIC CREAT PERDISTRIBUCIONS DE CORRENTSCamp creat per una càrrega puntual Quan una càrrega elèctrica està en ...
Camp magnètic creat per un conductor rectilini infinit El camp magnètic creat per un conductor en un  punt P depèn de la ...
Camp magnètic creat per una espira El camp magnètic creat per una espira circular de radi R, segons la llei d’Ampère es c...
Camp magnètic creat per unsolenoide o bobina Un      conjunt    d’N   espires  consecutives constitueixen un  solenoide o...
6. FORCES ENTRE DOSCONDUCTORS PARAL·LELSINFINITS Considerem dos conductors paral·lels infints per  on passen intensitats ...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Camp magnètic

1,645 views

Published on

Camp magnètic per a alumnes de segon de batxillerat.

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Camp magnètic

  1. 1. CAMP MAGNÈTIC FISICA IIESCOLA VEDRUNA PALAMÓS
  2. 2. 1. CAMP MAGNÈTIC Imant és un cos capaç d’atreure objectes de ferro PROPIETATS GENERALS DELS IMANTS  El pol nord s’orienta cap al Nord geogràfic de la Terra i el pol sud cap al Sud.  Pols iguals es repel·leixen i diferents s’atreuen.  Un imant té 2 pols, si el trenquem obtenimdividint •Si poguéssim anar dos nous imants amb els seus arribaríem al pols. àtom el respectius propi qual és un dels imants més petits que hi ha. •Depenent de la seva estructura electrònica podran o no presentar aquest caràcter.
  3. 3. Les línies de camp Si escampem llimadures de ferro sobre un paper blanc, sota el qual hi ha un imant en posició horitzontal obtenim les línees de camp. Les línies de camp permeten interpretar el camp magnètic. Són les línies que seguiria un pol nord situat al camp. La intensitat de camp magnètica es B representa amb el símbol . Les línies de camp es dirigeixen del pol N al pol S fora de l’imant i del pol S al pol N dins de l’imant. Per determinar el mòdul ens basem amb la densitat de línies de camp i per la direcció i sentit, tangent a la línia de camp del punt considerat. Unitats: SI Tesla (T) Gauss (G) 4
  4. 4. Unitats del camp magnètic oinducció magnètica Unitats: SI Tesla (T) Gauss (G) 1T = 104 G Un tesla és el valor de la inducció magnética d’un camp que exerceix una força de 1 N sobre una càrrega de 1C que es mou a una velocitat de 1 m/s perpendicular al camp.
  5. 5. Experiència d’Oersted  L’any 1819 Hans Christian Orsted relaciona el camp magnètic amb el camp elèctric.  Una agulla imantada al costat d’un corrent elèctric tendeix a orientar-se perpendicularment al corrent. Conclusió: Les càrregues elèctriques en moviment, creen camps magnètics. Recordeu: El sentit convencional del corrent és el contrari al sentit del moviment dels electrons.Regla de la mà dreta
  6. 6. Experiència d’Orsted• Els camps elèctrics produeixen el mateixos efectes que els imants.• Els corrents elèctrics es poden atreure o bé repel·lir- se.• El moviment dels electrons al voltant del nucli i el gir del electrons sobre si mateixos produeixen els efectes magnètics.• Per determinar el sentit del camp magnètic ho podem fer amb la regla de la mà dreta
  7. 7. Tipus de materials segons el graud’imantació Un material té molts imants col·locats de manera aleatòria. Si aquests dipols s’orienten tots en el mateix sentit per alguna qüestió molecular obtenim imants naturals. Tipus de materials segons el grau d’imantació:  Paramagnètics.  Els dipols presents només s’alineen en presència d’un camp extern.  S’alineen en la direcció del camp de manera feble.  Exemples: Al, Mg, Ti; W  Diamagnètics.  Els dipols presents només salineen en presència d’un camp extern.  S’alineen en la direcció contrària del camp i de manera feble.  Exemples: Bi, Cu, diamant i Au  Ferromagnètics  Els camp arrenglera els dipols que podran ser més grans que l’extern i els imanta permanentment.  Fe, Co, Ni, etc..
  8. 8. 2. FORÇA MAGNÈTICA D’UNACÀRREGA EN MOVIMENT. LLEI DELORENTZ • El camp magnètic és la pertorbació que produeix un imant o corrent elèctric en l’espai que l’envolta. • Aquest camp es manifesta en partícules en moviment o bé en imants. • Tota càrrega en moviment crea un camp magnètic que pot interactuar amb un camp magnètic extern. • Es pot determinar la força magnètica que rep amb la Llei de Lorentz: F Q(v B) • Si calculem el mòdul obtenim F QvBsin
  9. 9. Consideracions a la Llei deLorentz Si la càrrega està en repòs, no hi actua cap força. Si es mou experimenta una força:  Proporcional a Q  Perpendicular al pla determinat per la velocitat i el camp magnètic.  El sentit es determina amb la regla de la mà dreta per a una càrrega positiva. Si és negativa la força té sentit contrari.  El mòdul depèn de l’angle ( ) entre la velocitat i el camp magnètic.  Si és 0 o 180 la força és nul·la ja que el sinus és zero  Si és 90 la força serà màxima ja que el sinus és 1
  10. 10. Notació gràfica Per tal de facilitar la representació de vectors perpendicular utilitzarem a següent convenció de signes: Exemple Estudieu la direcció i el sentit de la força que rep una càrrega elèctrica quan entra dins d’un camp magnètic, aplicant la regla de la mà esquerra
  11. 11. Moviment d’una càrrega enpresència d’un camp magnètic Una càrrega quan entra en un camp magnètic uniforme a una velocitat no paral·lela al camp magnètic rep una força que en fa variar la direcció. La força magnètica que rep la càrrega la fa girar en una trajectòria circular (MRU). La força magnètica va dirigida cap a centre. Segons la segona llei de Newton:
  12. 12. Moviment d’una càrrega enpresència d’un camp magnètic Donat que fa un moviment circular uniforme podem calcular-ne la velocitat angular i la freqüència:NOTA: La freqüència no depèn de la velocitat de la partícula La força és perpendicular al desplaçament la qual cosa implica que no hi ha treball realitzat. Així doncs, l’energia cinètica no queda afectada per la presència d’un camp magnètic extern. Només varien la direcció de la velocitat.
  13. 13. y z q+ v q+ v F + v F R B F B y + x x v Si v y B formen un angle qualsevol. z v F = q v B sen++q m v sen R R Bq La partícula seguirà una B trajectòria helicoidal x y
  14. 14. 3. FORÇA ELECTROMAGNÈTICASOBRE UNA CÀRREGA Una càrrega Q sotmesa a un camp magnètic i un d’elèctric rep l’acció de dues forces. Només el camp elèctric influeix sobre l’energia cinètica ja que el camp magnètica influeix en la direcció. F Fe Fm m·a Aquesta força és utilitzada amb aparells com:  Selector de velocitats.  Espectròmetre de masses.  Ciclotró.
  15. 15. Selector de velocitats  Observem que per que els ions surtin amb velocitats paral·leles al condensador: 0 F F Fe m • Si volem que no es desviï Fe= Fm per tant EQ=QvB i simplificant obtenim que v=E/B Si la relació entre E i ΔV és E= ΔV /d Obtenim v= ΔV /(B·d)
  16. 16. Espectròmetre de masses Serveix per separar diferents isòtops d’un determinat element químic. Procés  S’ionitzen els diferents isòtops. Tenen igual càrrega però diferents masses  S’acceleren mitjançant un selector de velocitats  Els ions penetren perpendicularment en un camp magnètic uniforme on descriuen òrbites circulars. El radi serà característic de cada massa.
  17. 17. Ciclotró
  18. 18. Ciclotró S’utilitza per accelerar partícules carregades per donar-los energia cinètica i fer-ne experiències en física nuclear. Procés  Entre les dues D hi ha una font de partícules a una velocitat inicial. En aquest espai hi ha un camp elèctric intens.  A l’entrar a la primera D rep una força magnètica que li fa descriure una trajectòria semicircular.  S’inverteix la polaritat del camp elèctric i augmenta la velocitat.  A l’entrar a l’altra D descriu una trajectòria amb un radi més gran ja que v ha augmentat.  Al final del ciclotró obtenim una velocitat de sortida que depèn del radi màxim del ciclotró.
  19. 19. 4.FORÇA MAGNÈTICA SOBRE D’UN CONDUCTOR F B Sigui un conductor rectilini de longitud L = v t i secció S, pel que circula + una intensitat de corriente I + + q +Essent q la carrega total que atravesa + v I S en un temps t, la intensidad de + S corriente es: q L I t Segment de conductor rectilíni de longitud L y sección S La força de Lorentz sobre la càrrega és: F = q v B sen = (I t) v B sen = I (v t) B sen F = I L B senLa força magnètica sobre un conductor rectilini de longitud L pel que circula un corrient Isituat en un camp magnètic B es: F I (L x B)
  20. 20. 4.FORÇA MAGNÈTICA SOBRE D’UNCONDUCTOR  El corrent elèctric és degut al moviment de les càrregues elèctriques que es mouen a una velocitat determinada  Un camp magnètic extern actua sobre el conductor ja que interactua amb el creat pel moviment de les càrregues.  Orsted observar aquest fet el 1819.  El corrent elèctric es pot considerar un moviment de càrregues positives que es mouen en el sentit del corrent.  Podem calcular aquesta força magnètica mitjançant la Llei de Laplace. Considerant que I=dQ/dt i que dl=v·dt trobem que
  21. 21. Consideracions a la Llei deLaplace El mòdul de la força magnètica és calcula com: El sentit segons la regla de la mà esquerra Si no hi ha intensitat no hi actua cap força. Si n’hi ha experimenta una força:  Proporcional a la intensitat I  Perpendicular al pla determinat pel conductor i el camp magnètic.  El sentit es determina amb la regla de la mà esquerra.  El mòdul depèn de l’angle ( ) entre la intensitat i el camp magnètic.  Si és 0 o 180 la força és nul·la ja que el sinus és zero  Si és 90 la força serà màxima ja que el sinus és 1
  22. 22. Força sobre una espirarectangular Considerem una espira rectangular per on passa un corrent I i que gira al voltant un eix Y Suposem un camp magnètic uniforme en la direcció X positiva. Cada un dels segments  Les forces als trams DA i experimenten una força BC són paral·leles i que podem determinar oposades creant un amb la regla de la ma parell de forces que fan esquerra. girar l’espira al seu Les forces als trams AB i voltant. CD són nul·les ja que són  El moviment s’acaba paral·leles al camp quan l’espira queda magnètic. perpendicular al pla. En aquest punt les forces es
  23. 23. Fonaments del motor Són màquines capaces de transformar l’energia elèctrica en mecànica. Parts més importants:  L’estator. És l’imant (generalment electroimant)  El rotor. Són les espires.  El col·lector. Format per dos semianells anomenats delgues soldats a l’extrem de les espires.  Les escombretes. Estan connectades per un fil al conductor i freguen el col·lector. Quan l’espira queda perpendicular al camp aquestes fan contacte amb l’altra delga i s’inverteix l corrent.  Aquest canvi de sentit del corrent inverteix les forces i s’adquireix un moviment de
  24. 24. 5. CAMP MAGNÈTIC CREAT PERDISTRIBUCIONS DE CORRENTSCamp creat per una càrrega puntual Quan una càrrega elèctrica està en repòs genera un camp elèctric (electroestàtic) però si es mou genera  .v   un camp elèctric .i qunuTcamp magnètic. B ( xur ) 4 . r2 El camp generat és pot calcular mitjançant la llei d’Ampere i Laplace en el buit q.v Km B Km 2 4 r S’observa que el camp magnètic depèn de: •El medi mitjançant els valors de la constant magnètica. •A igual que el camp gravitatori i l’elèctric el camp magnètic disminueix amb el quadrat de la distància.
  25. 25. Camp magnètic creat per un conductor rectilini infinit El camp magnètic creat per un conductor en un punt P depèn de la distància del punt al conductor i la intensitat del corrent. El sentit el defineix la regla de la mà dreta. A partir dels càlculs de Bio i Savart i la llei d’Ampere ·I B 2 ·rOn:  I és la intensitat del corrent,  r la distància fins al punt 7  la permeabilitat magnèticam / A 0 4 ·10 T .  En el buit o l’aire
  26. 26. Camp magnètic creat per una espira El camp magnètic creat per una espira circular de radi R, segons la llei d’Ampère es calcula com: ·I 0 B 2R  La regla de la mà dreta ens indica el sentit del camp magnètic  El polze mostra el sentit Nord del camp magnètic.
  27. 27. Camp magnètic creat per unsolenoide o bobina Un conjunt d’N espires consecutives constitueixen un solenoide o bobina El camp magnètic a l’interior es B nI 0 calcula com:  On n és la densitat d’espires per unitat de longitud n=N/l Si dins de la bobina hi posem un material ferromagnètic, la permeabilitat és la del ferro (µ) i més alta, per tant augmenta el camp magnètic. Així es constitueix
  28. 28. 6. FORCES ENTRE DOSCONDUCTORS PARAL·LELSINFINITS Considerem dos conductors paral·lels infints per on passen intensitats I1i I2 . El camp magnètic creat per el fil 1 és: La força que rebrà el fil 2 serà: Si ho fem pels dos fils observem que:  Dos fils amb corrents paral·lels s’atrauen  Dos fils amb corrents contraris es repel·leixen

×