Fuerza y campo magntico - [DePa] Departamento de ...depa.fquim.unam.mx/amyd//archivero/Fuerza-magnetica...Fuerza y campo magntico Fsica para ingeniera y ciencias Volumen 2, Ohanian

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  • Fuerza y campo magntico Fsica para ingeniera y ciencias Volumen 2, Ohanian y Markett

    Fsica para ingeniera y ciencias con fsica moderna Volumen 2, Bauer y Westfall

    Alambre recto que conduce una corriente I

    de magnitud considerable, la que provoca

    que pequeas partculas de hierro formen

    figuras circulares.

    El fenmeno del magnetismo se

    conoce desde hace siglos

    Los extremos iguales de dos imanes rectos se repelen; los extremos opuestos se atraen

  • Si una brjula se acerca al polo sur de un imn recto

    Fuerza y campo magntico

    La Tierra se comporta como un gran imn recto permanente, con sus polos magnticos casi opuestos a los polos geogrficos

  • NOTA: Lo anterior no aplica para la brjula de Jack Sparrow)

  • Un poco de humor, no nos viene mal

  • Si una brjula se acerca a un alambre que conduce corriente elctrica. La aguja tiende a orientarse en ngulo recto con el alambre (observacin de Oersted)

    Fuerza y campo magntico

  • Direccin de la fuerza magntica para tres direcciones posibles de la velocidad de la carga q (en estos diagramas se supone que q es positiva)

    La fuerza magntica

  • Fuerza magntica ejercida por una corriente en un alambre largo sobre una carga en movimiento

    Constante de permeabilidad

    La fuerza magntica

  • Ejemplo: un electrn se mueve (v = 2.0 X106 m/s) en direccin paralela a un alambre que conduce una corriente I =50 A. La distancia entre alambre y electrn es de 0.030m.

    La magnitud de la fuerza magntica tiene direccin perpendicular, alejndose de la corriente. Cul es esta magnitud?

    La fuerza magntica

  • Otros ejemplos: dos alambres largos, rectos y paralelos que conducen corrientes:

    a) En la misma direccin

    b) En direccin contraria

    La fuerza magntica

  • Direccin del Campo magntico alrededor de una corriente en un alambre

    El campo magntico

    Magnitud del Campo magntico de la corriente en un conductor largo

  • La regla de la mano derecha indica la direccin del campo magntico de una corriente en un alambre

    El campo magntico

  • Una carga puntual q movindose en cierto ngulo con respecto a la direccin del campo magntico

    Fuerza y campo magntico, ecuacin general

    Magnitud de la fuerza magntica

    Vector fuerza magntica

  • Esta regla de la mano derecha para la fuerza magntica sobre una carga puntual el movimiento relaciona las direcciones del campo magntico B, la fuerza magntica F y la velocidad v. El vector F siempre es perpendicular al plano formado por los vectores B y v

    El campo magntico fuerza

    = ---------------------

    carga velocidad

    N s

    = -------- = T = tesla

    C m

  • Lneas de campo magntico que rodean una corriente en un alambre largo y recto

    El campo magntico

    Lneas de campo magntico circular en torno a una corriente en un alambre largo y recto; se indica por el alineamiento de las brjulas

  • Alambre recto que conduce una corriente I

    de magnitud considerable, la que provoca

    que pequeas partculas de hierro formen

    figuras circulares.

  • Lneas de campo magntico de un imn recto, hechas visibles con limaduras de hierro esparcidas sobre una hoja de papel colocada sobre el imn

    El campo magntico

    Lneas de campo magntico de un imn recto

  • Superficie cerrada que intercepta lneas de campo

    magntico

    Ley de Gauss del campo magntico

    Las lneas de campo magntico siempre forman ciclos cerrados,

    lo cual se expresa matemticamente:

    El flujo magntico total B a travs de cualquier superficie

    cerrada es cero:

  • El elemento de corriente Ids contribuye al campo, el vector r apunta desde el elemento de corriente hasta el punto P y el ngulo entre ds y r es

    La ley de Biot-Savart La contribucin de dB al campo magntico B debido a

    un tramo ds de corriente I se determina con:

    donde r es el vector de desplaza-

    miento desde el elemento

    de corriente hasta el punto P.

  • La ley de Biot-Savart

    A partir de la definicin de producto cruz, sabiendo que

    |ds x r| = ds sen r, obtenemos:

    Ec. General para calcular la magnitud de la

    contribucin al campo magntico de una distribucin

    arbitraria de corriente

    La cual aplicaremos para varios casos a continuacin:

  • Aplicacin de la geometra para determinar el campo magntico en el centro de un anillo circular de corriente

    Campo magntico en el centro de una espira circular de corriente

    Campo magntico en el centro de un arco

  • Relaciones geomtricas para determinar el campo magntico de un alambre recto finito aplicando la ley de Biot-Savart

    Campo magntico de un segmento finito de alambre

    Con 1 : ngulo agudo y

    2 : ngulo obtuso.

  • Otro ejemplo de uso de Regla de mano derecha

  • Tarea 6 parte 1 (entregar martes 29 abril)

    Empleando los resultados de Biot y Savart, determine Cul es el campo magntico en el centro de curvatura del arco.de la punta de una sonda magntica que consiste de dos alambres largos separados una distancia R, y un arco de crculo de radio tambien R, cuando el alambre conduce una corriente I?

  • Tarea 6 parte 2 (entregar martes 29 de abril).

    En cada caso ilustre los vectores campo magntico y responda

  • Tarea 6 parte 3 Slo para investigar, no se entrega

    En el texto de Fsica Vol. 2 de su confianza, investigue sobre

    la ley de Ampere y fuentes de campo magntico, tales como

    solenoides, toroides y electro imanes.

    Adicionalmente busque

    La definicin formal de la unidad de corriente Ampere,

    la cual puede abordar fcilmente ahora que se ha vuelto experto

    en corrientes que producen fuerzas magnticas.

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