Campo Magntico - magntico La unidad SI del campo magntico se llama tesla, en honor a Nikola Tesla (1857 - 1943), Cientficoserbio. Un haz de protones se desplaza a 3 105 m/s a

  • View
    214

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of Campo Magntico - magntico La unidad SI del campo magntico se llama tesla, en honor a Nikola Tesla...

  • Campo MagnticoCampo MagnticoCampo MagnticoCampo Magntico

    Los fenmenos magnticos se observaron porprimera vez al menos hace 2,500 aos

  • Campo MagnticoCampo MagnticoCampo MagnticoCampo Magntico

  • Campo MagnticoCampo MagnticoCampo MagnticoCampo Magntico

  • Campo MagnticoCampo MagnticoCampo MagnticoCampo Magntico

  • Campo MagnticoCampo MagnticoCampo MagnticoCampo Magntico

  • Campo MagnticoCampo MagnticoCampo MagnticoCampo Magntico

  • Campo MagnticoCampo MagnticoCampo MagnticoCampo Magntico

  • Campo MagnticoCampo MagnticoCampo MagnticoCampo Magntico

  • Campo MagnticoCampo MagnticoCampo MagnticoCampo Magntico

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Interacciones de las partculas cargadas.

    Campo elctrico

    1. Una distribucin de carga en reposo genera uncampo elctrico en un espacio circundante.

    2. El campo elctrico ejerce una fuerza F = qEsobre cualquier carga q presente en el campo.

    Campo magntico

    1. Una carga en movimiento o una corrientegenera un campo magntico en un espaciocircundante.

    2. El campo magntico ejerce una fuerza F sobrecualquier otra carga en movimiento o corrientepresente en el campo.

    Fuerza de Lorentz

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    La unidad SI del campo magntico se llamatesla, en honor a Nikola Tesla (1857 - 1943),Cientfico serbio.

    Un haz de protones se desplaza a 3 105 m/s atravs de un campo magntico uniforme con unamagnitud de 2 T, dirigido a lo largo del eje de lasz positivo, como se muestra en la figura. Lavelocidad de cada protn yace en el plano xzformando un ngulo de 30 respecto al eje de la+z . Halle la fuerza que se ejerce sobre el protn.

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Cuando una partcula cargada se traslada en uncampo magntico, acta sobre ella la fuerzamagntica y el movimiento est determinado porla leyes de Newton.

    Sabemos que = r

    Un protn se mueve en un crculo de radio r =21cm, perpendicularmente a un campomagntico B = 4000 G. Determinar, el periododel movimiento y la velocidad.

    El ciclotrn fue inventado por E. O. Lawrence yM. S. Livingston en 1934 para acelerar partculastales como los protones o deuterones hastaconseguir una energa cintica elevada.

    Un ciclotrn que acelera protones posee uncampo magntico de 1.5T y un radio mximo de0.5 m. a) Cul es la frecuencia de ciclotrn? b)Determinar la energa cintica con que emergenlos protones?

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magnticoUn electrn que se halla en el punto A de lafigura tiene una rapidez de o =1.41 106 m/s.Halle a) la magnitud y direccin del campomagntico que obliga al electrn a seguir latrayectoria semicircular de A a B; b) el tiemponecesario para que el electrn se traslade de A aB.

    En un experimento, un haz vertical de partculascon una carga de magnitud 3e y una masa 12veces la del protn entra en un campo magnticohorizontal uniforme de 0.25 T y se doblaformando un semicrculo de 95 cm de dimetro.a) Encuentre la rapidez de las partculas y elsigno de su carga. b) Cul es la diferencia entrela rapidez de entrada y la de salida?

    El signo de la carga es negativo (-3e)

    No hay diferencia entre las velocidades ya que lafuerza que acta sobre la partcula esperpendicular a su trayectoria

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Un protn se mueve con una velocidad = (1.5 105 m/s, 0, 2.0 105 m/s) en una campomagntico uniforme B = (0.5T, 0, 0). a) En t = 0,halle la fuerza sobre el protn y su aceleracin.b) Encuentre el radio de la trayectoria helicoidal,la velocidad angular y el avance de la hlice.

    La componente de la velocidad tangencial a B esz por lo tanto,

    El avance se obtiene de la velocidad paralela a By el tiempo en que tarda en dar una vuelta T

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Se pueden seleccionar partculas de un haz conuna rapidez especfica mediante unaconfiguracin de campos elctricos y magnticosllamado selector de velocidad.

    En 1919, Francis Aston (1877 - 1945), discpulode Thomson, construy la primer familia deinstrumentos denominados espectrmetros demasas.

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    En uno de los experimentos que marcaron el hitoen la fsica a fines del siglo XIX (1897), J. J.Thomson (1856 - 1940) utiliz un campoelectromagntico para encontrar la relacin entrela carga y la masa del electrn.

    En un recipiente de vidrio al alto vaco, seaceleran electrones provenientes del ctodocaliente y se renen en un haz mediante unadiferencia de potencial V entre los nodos A y A.

    Podemos calcular la fuerza sobre un conductorportador de corriente a partir de la fuerzamagntica F = q B.

    La fuerza total sobre todas las cargas enmovimiento en un tramo del conductor delongitud l y rea de seccin transversal A, vienedado por

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Regla de la mano derecha

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magnticoUna espira triangular conduce una corriente de5A en el sentido que se indica. La espira seencuentra en un campo magntico uniforme demagnitud 3 T. Halle la fuerza que el campomagntico ejerce sobre la espira.

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Se han sugerido caones de rieles para acelerarcargas hasta la rbita terrestre.

    Ejemplo: Una barra conductora de masa m ylongitud L se desliza sobre rieles horizontalesconectados a una fuente de voltaje. La fuente devoltaje mantiene una corriente constante I en losrieles y en la barra y un campo magnticovertical uniforme y constante B llena la regincomprendida entre los rieles. a) Proporcione lamagnitud de la fuerza que acta sobre la barra. b)La distancia que debe recorrer la barra paraalcanzar la rapidez de escape de la tierra. B = 0.5T, I = 2 103 A, m = 25 kg, L = 50 cm, mT =5.98 1024 kg, RT = 6.37 106 m.

    a)

    b)

    Otra forma de obtener d,

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Como se construye una botella magntica?

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Los experimentos muestran que la magnitud deB es proporcional a |q| y a 1/r2. Pero la direccinde B no sigue la lnea que va del punto de lafuente al punto del campo, tambin estarelacionada con la velocidad de la partcula y elsen .

    Para una corriente tenemos.

    Ley de Biot - Savart

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Dos protones se desplazan de manera paralela aleje x en sentidos opuestos con la misma rapidez.En el instante que se muestra, halle las fuerzaselctrica y magntica que actan sobre el protnde arriba y encuentre la proporcin de susmagnitudes.

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Una aplicacin de la ley de Biot Savart es ladeterminacin del campo magntico que produceun conductor recto portador de una corrientecomo se muestra en la figura.

    Cuando a >> x, tenemos

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Dos alambres rectos, paralelos, perpendicularesal plano xy, transportan una corriente I, ensentidos opuestos, encuentre el campo magnticoen los puntos P1, P2 y P3.

    Para el punto 1, tenemos

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Para un punto arbitrario a la derecha del alambre 2

    Para puntos muy alejados

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Fuerza entre conductores paralelos

    La fuerza de interaccin entre conductores esimportante donde existen alambres portadores decorriente prximos entre s. En la figura de abajose muestran dos conductores rectos paralelos,separados una distancia r, que transportan lascorrientes I e I, respectivamente, en el mismosentido. Cada conductor se encuentra en elcampo magntico generado por el otro, por loque cada uno experimenta una fuerza.

    La magnitud de la fuerza que este campo ejercesobre el conductor que transporta la corriente Iesta dada por

    El conductor de abajo genera un campo B

    La atraccin o repulsin entre conductoresparalelos que transportan corriente es la base dela definicin oficial del Ampere.

    Un ampere es la corriente invariable que, si estpresente en dos conductores paralelos delongitud infinita y separados por una distanciade un metro en el espacio vaco, provoca quecada conductor experimente una fuerza deexactamente 2 10-7 newton por metro.

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Dos alambres paralelos largos cuelgan decordeles de 4 cm de largo sujetos a un eje comn.Los alambres tienen una masa por unidad delongitud de 0.0125 kg/m y conducen la mismacorriente pero en sentidos opuestos. Cul es lacorriente en cada alambre si los cordeles cuelgana un ngulo de 6 respecto a la vertical?.

    Sustituyendo tenemos

    Como las corrientes tienen la misma magnitud

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magnticoMomentos de fuerza sobre espiras

    Se puede observar que el momento de fuerzatanto de F como F es cero, por lo tanto,

    Las fuerzas F y -F se encuentran sobre el eje x,as mismo, F y F estn sobre el eje y. Lafuerza neta sobre la espira es cero. Sin embargo,su momento de fuerza es diferente de cero.

    Donde ab = A que corresponde al rea de laespira

    Al producto IA = se denomina momentomagntico

  • Campo magnticoCampo magnticoCampo magnticoCampo magntico

    Los tomos tienen momentos magnticos debidoal movimiento de sus electrones y debido almomento intrnseco asociado al espn de loselectrones. Podemos clasificar los materiales

Recommended

View more >