martes 31 de julio del 2007. n s la partícula q positiva no se desvía debido a que lleva una...

Martes 31 de julio del 2007

F qv B

N

S

La partícula q positiva no se desvía debido a que lleva una dirección paralela al campo magnético

N

S

La partícula experimenta una desviación, como indica la figura. Desde la mecánica se determina que la dirección del cambio de la velocidad, y por ende la aceleración, corresponde a la fuerza resultante aplicada. En este caso la fuerza apunta hacia adentro del plano donde se encuentran el campo y la velocidad de la partícula. Se puede encontrar a través de la regla de la mano derecha.

N

S

Si la carga que se desplaza por el interior del campo magnético es negativa la fuerza que experimenta es inversa a la que experimentaría una positiva en las misma condiciones. En este caso la fuerza apunta saliendo de la pantalla.

• De la definición operacional de la fuerza magnética, se deduce ésta es perpendicular al plano formado por el campo magnético B y la velocidad v de la partícula.

B

vF

q

Una partícula positiva dentro de un campo magnético

B

v

Fq

Una partícula negativa dentro de un campo magnético

• Siempre paralela a la dirección del campo

• Surge por la existencia de una carga generadora Q

• Actúa sobre una partícula cargada independiente que esté en reposo

• Es perpendicular al plano donde se orienta el campo magnético

• Actúa sobre una partícula en movimiento

eF qE��

BF qv B

• Realiza trabajo cada vez que desplaza una carga

• No realiza trabajo, ya que es perpendicular a la velocidad de desplazamiento de la partícula

• La partícula no incrementa ni disminuye el módulo de su velocidad por la presencia de la fuerza magnética

eF qE��

BF qv B

Hasta ahora hemos tratado por separado el campo

eléctrico y el campo magnético, pero es claro que

en muchas situaciones tendremos los dos campos

a la vez, ¿qué sucede en ese caso?

Resulta que los campos eléctricos y magnéticos tiene la increíble propiedad de superponerse linealmente; es decir, la acción de los dos a la vez es como si uno no se diera cuenta de que existe el otro y viceversa.Por lo tanto, el resultado es que se suman vectorialmente.

B

E

v

F qE qv B

q

Por tanto, si tenemos

un campo eléctrico ,

y un campo magnético ,

la fuerza que una partícula

de carga sentirá es

E

B

q

F qE qv B

•Toda carga en movimiento en un campo magnético sufre una fuerza

•Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento

Por lo tanto, es lógico, que una corriente eléctrica en un campo magnético sienta una fuerza.

Una corriente eléctrica en un campo magnético siente una fuerza

A

L

BBF

v

Una corriente eléctrica en un campo magnético siente una fuerza

B

v

iq

F

Considerando el aporte de todas las cargas que circulan por el conductor se cumple que:

1

1

n

B ii

n

B ii

B

F q vBsen

LF q Bsen

t

F ILBsen

Una corriente eléctrica en un campo magnético siente una fuerza

Una corriente eléctrica en un campo magnético siente una fuerza

B

I

F

BF ILBsen

• Las cargas en movimiento en campos magnéticos, sufren una fuerza

• Las corrientes eléctricas en los campos magnéticos, sienten una fuerza

Pero, …. ¿qué produce los campos magnéticos?

1.Los imanes

2.¿Nada más?

Hans Christian Ørsted (Oersted) (14 de agosto de 1777- 9 de marzo de 1851)Físico y químico danes

La experiencia de Oersted es muy

fácil de repetir en el salón de clases:•Una brújula•Un metro de cable eléctrico

delgado•Una pila de 1.5 volts

¡Las corrientes eléctricas producen campos magnéticos!

Las corrientes eléctricas producen campos magnéticos

Las corrientes eléctricas producen campos magnéticos

0

Un alambre infinitamente largo produce

un campo magnético cuya intensidad

está dada como

2

Su caracter vectorial es

IB r

r

Por un alambre muy largo circula una

corriente eléctrica 0.1 A ¿Cuál es el

campo magnético a 1 cm de distancia?

I

700 2

72

6

6 2

N donde 4 10

2 AN

4 10 0.1 A NA0.01 m 2 102 0.01 m m A

N Ns Ns= = =T

m A m C m C

0.01 m 2 10 T = 2 10 G 0.02 G

IB r

r

B

B

Por un alambre muy largo circula una corriente eléctrica 0.1 A

¿Cuál es el campo magnético a 1 cm de distancia?

I

700 2

782

N donde 4 10

2 AN

4 10 0.1 A 2 10A m T2 m

IB r

r

B rr r

Por un alambre muy largo circula una corriente eléctrica 0.1 A

¿Cuál es el campo magnético?

I

8

Por un alambre muy largo circula una corriente eléctrica 0.1 A

¿Cuál es el campo magnético?

2 10 m T

I

B rr

r (m) B (T) x 10-8

0.001 2,000.00000

0.010 200.00000

0.100 20.00000

1.000 2.00000

5.000 0.40000

10.000 0.20000

50.000 0.04000

100.000 0.02000

500.000 0.00400

1,000.000 0.00200

10,000.000 0.00020

100,000.000 0.00002

8

Por un alambre muy largo circula una corriente eléctrica 0.1 A

¿Cuál es el campo magnético?

2 10 m T

I

B rr

0 1 2 3 4 5

1

2

3

4

5

r (cm)

B (T)

I

Se tiene un conductor dispuesto verticalmente por el que circula una corriente I. Un papel se ha colocado horizontalmente y traspasando dicho conductor como indica la figura. Sobre el papel se arrojan limaduras de hierro. Dibuje la forma que se dispondrán las limaduras sobre el papel

Los experimentos de Oersted

mostraron, por primera vez, que

existe una relación entre los

fenómenos eléctricos y los

fenómenos magnéticos

Las cargas eléctricas en

movimiento producen campos

magnéticos.

Las cargas eléctricas en

movimiento “sienten” los campos

magnéticos.

Los descubrimientos de Oersted, de que la

corriente eléctrica desvía una brújula,

hicieron concluir que el flujo de corriente

genera un campo magnético.

Jean Baptista Biot y Félix Savart, formularon

una expresión para el campo magnético en

un punto del espacio, en función de la

corriente que produce ese campo.

03( )

4

dl r rB r I

r r

r

r

I

02

sin( )

4

lB r I

d

lI

d

0centro 2

IB

R

centroB

I

Un anillo de 1 decímetro de radio

lleva una corriente de 0.5 A.

Determina el campo magnético

en el centro de la espira

Un anillo de 1 decímetro de radio

lleva una corriente de 0.5 A.

Determina el campo magnético

en el centro de la espira

centroB

I

Un anillo de un decímetro de radio lleva una corriente de 0.5 A.

Determina el campo magnético en el centro de la espira

centroB

I

centroB

I

0centro

72

6centro

6centro

2N

4 10 0.5 AA 10 T

2 0.1 m

3.14 10 T

IB

R

B

B

Un anillo de un decímetro de radio lleva una corriente de 0.5 A.

Determina el campo magnético en el centro de la espira

z

R

I

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

1

2

3

4

5

6

z

B(z)