magnetismo y campo magnético
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CAPITULO 29: Magnetismo y campo magnético
29.9 Aplique la regla del pulgar de la mano derecha y la regla de la mano derecha
para explicar por qué dos alambres adyacentes exper imentan una fuerza de
atracción cuando las corrientes fluyen en el mismo sentido. Ilustre su
argumentación con dibujos.
Solución.
Podemos utilizar la ecuación del campo magnético debido a un conductor largo rectilíneo que transporta una corriente:
01 2
IB
d
µπ
=
Y la ecuación de la fuerza magnética sobre un elemento de corriente:
2 2 1xdF I dL= B
Donde B es el vector campo magnético sobre el segmento. La
magnitud 2I dL se
denomina el elemento de corriente. Y con ello se halla la fuerza ejercida por una corriente larga y rectilínea sobre la otra.
En la figura se muestran dos conductores paralelos, largos y rectilíneos que transportan corriente en la
misma dirección. Considerando la fuerza que actúa sobre un segmento 2dL por el que
circula la corriente 2I . El campo magnético 1B en este segmento debido a la corriente
1I es perpendicular al segmento 2I 2dL . Esto es cierto para todos los elementos de la
corriente a lo largo del conductor. La fuerza magnética sobre el segmento de corriente
2I 2dL está dirigida hacia la corriente 1I . De igual modo, un segmento
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1I 1dL experimentará una
fuerza magnética dirigida
hacia la corriente 2I . Así
pues, dos corrientes paralelas se atraen una a la
otra. Si una de las corrientes se invierte, la fuerza se invertirá, es decir dos corrientes anti paralelas se repelen.
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29.14 Para proteger a muchos instrumentos eléctrico s sensibles de los efectos del
magnetismo se recubren con material ferromagnético. Explique por qué
Solución.
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.
Los Materiales ferromagnéticos son los materiales que presentan mayor facilidad al paso de las líneas de fuerza, concentrándolas en su desplazamiento. Los materiales ferromagnéticos más comunes son los derivados del hierro, acero, níquel, cobalto, etc.
Así como los materiales electro conductores (como el acero inoxidable, plata, níquel, cobre, oro, carbono) pueden emplearse para la protección contra campos eléctricos, los materiales ferromagnéticos contra campos magnéticos. Las líneas magnéticas tienden a seguir la trayectoria por donde encuentran menos oposición, esto es a través de los materiales ferromagnéticos, aún cuando su trayectoria resulta más larga. Debido a ésta característica, los materiales ferromagnéticos, son útiles como blindaje para proteger ciertos aparatos u objetos del efecto de líneas magnéticas, encerrándolos en dichos materiales para desviar la trayectoria de las líneas magnéticas.
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29.1 Una espira rectangular tiene un área de 200 cm 2 y el plano de la espira forma
un ángulo de 41° con un campo magnético de 0.28 T ¿ Cuál es el flujo magnético
que penetra la espira?
Datos
( )( )
2
2 2 22
1m200cm 200cm 200 cm
100cmA
= = =
2
2
1m
10000 cm20.02m
=
41θ = °
0.28TB =
29.3 Un campo horizontal constante de 0.5 T atravie sa
una espira rectangular de 120 mm de largo y 70 mm d e
ancho. Determine cuál será el flujo magnético que
atraviesa la espira de cuando su plano forme los
siguientes ángulos con el campo B; 0°, 30°, 60° y 9 0°.
Datos
2120mm 70mm 8400mmA = × =
( )( )
2
2 2 22
1m8400mm 200mm 8400 mm
1000mmA
= = =
2
2
1m
1000000 mm20.0084m
=
0°, 30°, 60°, 90°θ =
0.5TB =
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29.5 Un campo magnético es de 50 Wbµ pasa a través de una espira perpendicular
de alambre cuya área e de 0.78 m 2 ¿Cuál es la densidad de flujo magnético?
Datos
650 Wb 50 10 Wbφ µ −= = ×
20.78mA =
90°θ =
¿?B =
29.7 Un protón ( 191.6x10 Cq −= + ) se inyecta de
derecha a izquierda en un campo B de 0.4 T dirigido
hacia la parte superior de una hoja de papel. Si la
velocidad del protón es de 2 x 10 6 m/s ¿cuáles son
la magnitud y el sentido de la fuerza magnética
sobre el protón?
Datos 191.6x10 Cq −= +
¿?F =
90°θ =
0.4TB =
6 m2 10
sv = ×
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29.14 Un alambre de 1 mm de longitud conduce una co rriente de 5.00 A en dirección
perpendicular a un campo magnético B de 0.034 T. ¿C uál es la fuerza magnética
sobre el alambre?
Datos
¿?F =
90°θ =
0.034TB =
1 mml = 1m
1000 mm0.001m
=
5A I =