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