FSICA II Tema 2
Campo magntico de corrientes estacionarias
P. A. Tipler G. Mosca Copyright 2004 by W. H. Freeman &
Company
Fuerza ejercida por un campo magntico sobre una carga en
movimiento
Mdulo: Direccin de la fuerza ortogonal al plano formado por B y
v. Sentido del avance del sacarcorchos o regla de la mano
derecha
r F = q v B sen
Regla de la mano derecha
Direccin de la fuerza magntica para distintas r r
configuraciones de v y B y para cargas + y -
r v
Lneas de campo magntico 800 a.C. conocimiento de la atraccin de
la magnetita sobre piezas de hierro. S. XIII Utilizacin en China de
la brjula. Los imanes tienen dos polos No hay monopolos magnticos
Las lneas de campo magntico son cerradas
La tierra es un iman: Norte ~Sur magntico Sur~ Norte magntico Se
pueden orientar agujas imanadas ( brjula)Tierra Imn fuerte
Electroimn ~10-4 T 0.1-0.5 T 1-2 T
Unidad de B: el Tesla [T]
Fuerza magntica sobre elementos y distribuciones de corrienteEl
campo magntico es perpendicular al eje del conductor.
r B
r F r F
r F
r F
r r r dF = I dl BId
B
A
d
d
r r r B r B F = dF = I d l B
r r r F =I l B
A
A
(
)
Ejemplo: Fuerza sobre un conductor curvado por el que circula
una corriente I, r en un B uniforme.
r r F = 2 IRB u y
Movimiento de cargas puntuales en campos magnticos. Aplicaciones
Ejemplos Movimiento en un campo uniforme Selector de velocidades
Efecto Hall El ciclotrn Campos no uniformes. Botella magntica
Cinturones de Van Allen Las Auroras
Selector de velocidades: campos cruzados
E v> B
E v= BE v< B
r r r r r r r F = q E + qv B = 0 E = v B
E v= B
Efecto Hall
Vw V0 = VH > 0
V w V0 = V H < 0
La medida de la tensin Hall VH permite: -> por el signo:
determinar el signo de los portadores de carga en semiconductores
-> por el valor: determinar la densidad de portadores de carga
Se utiliza para medir campos magnticos dbiles una vez
calibrado.
Partcula que se mueve en un plano perpendicular al campo
uniforme
r Br r Fm = FC2
v q v B = m rmv r= qBv qB = = r m
Radio de la trayectoria Frecuencia De ciclotrn
Periodo de ciclotrn:
Movimiento de la carga en el caso de que su velocidad NO sea
perpendicular al campo
Movimiento en campos no uniformes: botella magntica
Cinturones de Van AllenMovimiento en campos no uniformes
Ciclotrn
Voltaje alterno de alta frecuencia
Espectrmetro de masas
Experimento de Oersted: una corriente elctrica crea un campo
magntico
Campo magntico creado por una r carga puntual con v
constanteq1q
r v
r r r r'
r v1P
r r B (r )
r r'
r v
r r
r r r r r 0 q v (r r ' ) B(r ) = r r3 4 r r'
O
0 = 4 10-7 NA-2
permeabilidad magntica del vaco
r r Comparacin entre B y Er r E (r ) = r r r r' r r 4 0 r r ' 3
q r r r r r 0 q v (r r ' ) B (r ) = r r3 4 r r'
Su fuente es q Inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia Tiene direccin radial, en la lnea que une la carga con el
punto P
Inversamente proporcional al cuadrado de la distancia Es
perpendicular a la direccin radial y a la velocidad de la carga
q
r Su fuente es q v
Si suponemos que en el punto P se sita una carga prueba q1, que
se r mueve con una velocidad v1 podemos comparar las intensidades
de la fuerza electrosttica y la magntica.
r r q q1 Fe (r ) = 4 0
r r r r' r r3 r r'
r r r r r r 0 q q1 v1 (v (r r ' )) Fm (r ) = r r3 4 r r'tomando
mdulos
r r q q1 1 Fe (r ) = r r 4 0 r r ' 2
r r 0 q q1 v1v sen sen Fm (r ) = r r2 4 r r'
r r Fm (r ) v v1
