Magnetismo

• Biofísica• I Periodo 2013

Magnetismo• El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos

ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales.

• Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

Líneas de campo

Campo magnético• El campo magnético en cualquier punto está especificado por

dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial.

• Cuando se mueve a través de un campo magnético, una partícula con carga experimenta una fuerza magnética.

• La unidad básica del campo magnético es el Tesla (T), también llamado Weber por metro cuadrado (Wb/m2).

• Otra unidad utilizada comúnmente es el Gauss (G),1 T = 1x104 G

• El campo magnético terrestre tiene un valor de 0.5 G cerca de su superficie.

Fuerza magnéticaF = q v B sen θ

La fuerza es perpendicular al plano en el que están v y B.

El signo de la carga determina la dirección de la fuerza.

Regla de la mano derecha

• Para determinar la dirección de la fuerza se pueden utilizar cualquiera de las variantes mostradas.

• En la opción (a) primero los dedos apuntan en la dirección de la velocidad y luego se doblan en la dirección del campo. ¡¡En la opción (b) los dedos no se doblan!!

Fuerza sobre un conductor

• F = B I L senθ• La dirección se obtiene por la regla de la mano derecha

Ejercicio• Determine la dirección de la fuerza que se ejerce sobre un

protón que se desplaza en los campos magnéticos mostrados.

F

F

v

Bsale

F

Ejercicio• Clasifique la Fm que experimenta cada cable, de mayor a menor, conociendo que en todos los

esquemas los puntos A y B están separados por la misma distancia, la corriente tiene el mismo valor y se dirige de A hacia B. El campo magnético, indicado por las flechas azules, es el mismo en todos los casos.

Solución:De mayor a menor:(a), (b), (c), (d)

FEM DE MOVIMIENTOCampo magnético externo

Fuerza externa aplicada

Al moverse la barra hacia la derecha aumenta el área y, por lo tanto, el flujo magnético cambia.

El campo magnético inducido deberá oponerse al aumento del flujo externo, por lo que su dirección será hacia afuera de la página.

Bind

Iind

Autoinductancia

Al cerrar el interruptor comienza a circular la corriente en el circuito, con lo que se genera un campo magnético B.

El cambio en el flujo magnético a través de la espira induce una fem en el circuito que se opone al cambio.

Iind

Bind

FEMind

• La FEM autoinducida debe ser proporcional a la razón de cambio de la corriente en el tiempo:

donde L es conocida como la inductancia, cuya unidad de medida es el henry (H). [1 H = 1 V s / A]

• Si la corriente aumenta, la FEM es negativa para indicar su oposición al aumento de la corriente.

• Si la corriente disminuye, la FEM es positiva para indicar su oposición a la reducción de la corriente.

• Dado que:

Entonces:

Considerando que el flujo inicial es cero cuando I=0.Para un solenoide, donde:

La inductancia será:

Circuito RL

• La corriente en el inductor en cualquier tiempo se determina por:

• La constante de tiempo es: