Campo magnético (2º BACHILLERATO)

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    18-Jul-2015

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<ul><li><p>I.-Fuerza Magntica sobre una carga en movimiento Expresin Vectorial de la Fuerza(Es una frmula experimental, no tiene deduccin)|F| = q . v . B . sen a Expresin del mdulo de la FuerzaCasos particulares:1.- Si la carga se mueve paralela o antiparalela a las lneas de campo magntico: a entre V y B = 0 o 180,respectivamente, entonces |F|=0, y la carga atraviesa el campo magntico sin desviarse (MRU).2.-Si la carga se mueve perpendicular a las lneas de campo: a entre V y B = 90, y la Fuerza magntica tendr un valor mximo. (M.C.U.)3.- Si la velocidad formase un a diferente a 0, 180 o 90, la carga realizara un movimiento helicoidal. (No se estudia este caso)F = q . (v x B)</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li><p>I.Fuerza Magntica sobre una carga en movimiento+ qBv1 Caso: a = 0 o 1802 Caso:a=903 Caso:a = 0, 180 o 90 + qvX Vector entra en el papel Vector sale del papelRepresent. en 2D</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li><p>I.Fuerza Magntica sobre una carga en movimientoLa Fuerza magntica ser perpendicular a V y a B (recordar que el producto vectorial de 2 vectores, da siempre un nuevo vector perpendicular a ambos)Para saber el sentido de esa Fuerza magntica se aplica la Regla de la Mano izquierda (vlida para cargas +), o la Regla del Sacacorchos:Ejemplos:Ojo: Si la carga es negativa, se hace exactamente igual, con la mano izquierda, pero el sentido real ser el opuesto al obtenido aplicando dicha regla. Es decir, en vez de hacia arriba, hacia abajo; en vez de hacia la derecha, hacia la izquierda.</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li><p>I.Fuerza Magntica sobre una carga en movimientoMovimiento de una carga puntual en el interior de un campo magntico: Caso + habitual en exmenes a = 90 (M.C.U.) </p><p>La fuerza magntica no realiza trabajo sobre la partcula al ser aquella perpendicular a la velocidad, por lo que la Energa cintica no se ve afectada por esta fuerza. (En definitiva, las fuerzas magnticas NO aceleran las cargas, solo las desvan , o dicho de otro modo, la fuerza magntica slo modifica la direccin de la velocidad, y n su mdulo. Anlisis Dinmico: Anlisis Cinemtico:V = W . r // W = 2p/T</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li><p>I.Fuerza Magntica sobre una carga en movimientoPregunta Tpica de Examen:1.- Cmo orientaras un E (campo elctrico) y de qu valor, para que la carga no se desviase?(Es decir, en esa misma zona donde est actuando el campo magntico (B) debemos orientar un campo elctrico (E), para que la F magntica sea anulada por la F elctrica y as la carga no se desviara)</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li><p>I.Fuerza Magntica sobre una carga en movimientoPara que la Fuerza total sea cero, y as NO desviarse la carga, los mdulos de los vectores Fm y Fe deben ser iguales, de ah</p><p>q.v.B = q.E </p><p>y de all, simplificando la carga, |E| = v . B</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li>I.Fuerza Magntica sobre una carga en movimientoEJEMPLOS:Recordar que E = F/q , y que si: q &gt;0, E y F tienen igual direccin e igual sentido. q </li><li><p>I.Fuerza Magntica sobre una carga en movimientoOtra Pregunta Tpica de Examen:2.- Qu diferencia de potencial elctrico (ddp, DV) habra que aplicar a esa carga para que, partiendo del reposo, alcanzase esa velocidad V? (Es decir, antes de que la carga llegue a la zona donde se encuentra el campo magntico (B) , hay que acelerarla desde el reposo hasta un valor determinado)X X X X X X X X XX X X X X X X X XX X X X X X X X XX X X X X X X X X BV0=0+qV ?DVSe hace por energas:Wtotal = D EcinticaWFC = - D Epotencial = q . (VA-VB)Ecintica = q . (VA-VB )EcB EcA = q . (VA-VB)AB</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li><p>II. Campo Magntico (B) creado por una corriente elctricaLos campos magnticos (B), adems de ser creados por los imanes, tambin pueden ser creados por las cargas elctricas en movimiento, es decir, las cargas elctricas al moverse (Corriente elctrica) crean un campo magntico. Este hecho fue demostrado por Oersted en 1819.En Resumen, aunque las cargas elctricas en reposo NO crean ningn efecto magntico, las cargas elctricas en movimiento (corriente elctrica) SI crean campos magnticos, y se comportan , entonces, como imanes.</p><p>Por otro lado, el campo magntico (B) generado por una corriente elctrica NO es el mismo si esa corriente es rectilnea, una espira circular, un solenoide, etcCaso + tpico</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li><p>II. Campo Magntico (B) creado por una corriente elctricaCorriente RectilneaEspira CircularSolenoide</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li><p>II. Campo Magntico (B) creado por una corriente rectilneaVisualizacin del Campo Magntico (B): Para visualizar el campo magntico (B) creado por un conductor rectilneo, espolvoreamos limaduras de hierro (que se comportarn como pequeos imanes)y observamos cmo se orientan en el espacio. Al hacerlo, vemos que stas se orientan formando crculos concntricos en torno al hilo de corriente. Se deduce entonces que esos crculos concntricos son las lneas de campo magntico. El campo magntico (B) es tangente a la lnea de campo (en cada uno de los puntos de esa lnea de campo).La Regla de la Mano Derecha, nos permite saber el sentido del campo B.El dedo pulgar indica el sentido de la intensidad de corriente , I.IEl resto de dedos indican el sentido de las lineas de campo</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li><p>II. Campo Magntico (B) creado por una corriente rectilneaSe observa que:El campo magntico B es tangente a la circunferencia de radio r, y paralelo al vector dl. El mdulo del campo magntico B tiene tiene el mismo valor en todos los puntos de dicha circunferencia.CLCULO DEL |B|:Para calcular el valor del mdulo del campo magntico, |B|, aplicamos la Ley de Ampere, que dice que: La circulacin de un campo magntico a lo largo de una lnea cerrada es igual al producto de 0 por la intensidad neta que atraviesa el rea limitada por la trayectoria". </p><p>Matemticamente: B.dl = m0 . Im representa una constante caracterstica del medio que recibe el nombre de permeabilidad magntica. En el vaco su valor es m 0= 4 p 10-7 T m/A.l = 2 p RLongitud de la circunferenciaa=00</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li><p>III. Fuerza Magntica creada sobre un conductor rectilneoCuando un conductor rectilneo, por el que circula una corriente elctrica, I, se sita en el interior de una zona donde ya existe un campo magntico (B), ste conductor sufre una Fuerza , cuya expresin calculada experimentalmente es:F = I . (l x B)|F| = I . l . B . sen a Expresin del mdulo de la Fuerza Expresin Vectorial de la FuerzaX X X X X X X X XX X X X X X X X XX X X X X X X X XX X X X X X X X X IFEl vector l tiene siempre la misma direccin y sentido que IlPara saber el sentido de esa Fuerza magntica se aplica, otra vez, la Regla de la Mano izquierda:I</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li><p>IV. Fuerza Magntica entre 2 conductores RectilneosCuando 2 conductores estn prximos entre s, el campo magntico generado por uno de ellos, Ba, acta sobre el otro, sufriendo este otro una Fuerza, F.|Ba| = m0Ia/2pdFa,b = Ib . (lb x Ba)|Fa,b| = Ib . lb . Ba. sen a|Fa,b| = Ib . lb . (m0Ia/2pd)|Fa,b|/ lb = m0Ia Ib /2pd Reordenando trminosEn nuestro caso, siempre a =90, por lo que sen a =1</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li><li><p>IV. Fuerza Magntica entre 2 conductores Rectilneos En el caso de que Ia e Ib sean de igual sentido (sentidos paralelos) -Fuerzas de Atraccin- En el caso de que Ia e Ib sean de distinto sentido (sentidos antiparalelos) -Fuerzas de Repulsin-</p><p>CENTRO ESTUDIOS CANGAS</p></li></ul>