- 1. LA FUERZA MAGNTICA FLORENCIO PINELA - ESPOL 1 23/03/2009
11:30
2. La Magnetsfera de la TierraLa Tierra ubicada en el campo
magntico del viento solar, el que arrastra el campo magntico delsol
a la vecindad de la Tierra. FLORENCIO PINELA - ESPOL223/03/2009
11:30 3. PRE-VUELOEn una regin del espacio existen simultneamente
uncampo elctrico y otro magntico. Si en un punto de esaregin del
espacio usted coloca una carga en reposo, lacarga, en ese punto y
en ese instante, experimentar:a) Una fuerza elctricab) una fuerza
magnticac) tanto fuerza elctrica como magntica La fuerza magntica
acta sobre una carga siempre que se encuentre en
movimientoFLORENCIO PINELA - ESPOL323/03/2009 11:30 4. LAS FUENTES
QUE GENARAN CAMPOS MAGNTICOSACTAN CON FUERZAS ENTRE SIFLORENCIO
PINELA - ESPOL 423/03/2009 11:30 5. Fuerza Magntica actuando
aFuerza elctrica actuando adistancia a travs del campodistancia a
travs del campo Magntico.elctrico. Campo vectorial, BCampo
vectorial, E.Fuente: carga elctrica. Fuente: carga elctrica en
movimiento (corriente o sustanciaCarga positiva (+) y negativa (-).
magntica, ej. Imn permanente).Cargas opuestas se atraen, iguales
Polo norte (N) y polo sur (S)se repelen.Las lneas de campo
elctricoPolos opuestos se atraen, iguales se repelen.visualizan la
direccin ymagnitud de E. Las lneas de campo magntico visualizan la
direccin y magnitud de B. FLORENCIO PINELA - ESPOL523/03/2009 11:30
6. Aclaremos conceptos sobre la presencia o no de Campos elctricos
y/o Magnticos Una carga elctrica se mueve con velocidadconstante.
Esta carga en movimiento genera:a) un campo elctricob) un campo
magnticoc) ambos camposFLORENCIO PINELA - ESPOL 623/03/2009 11:30
7. Aclaremos conceptos sobre la presencia o no deCampos elctricos
y/o magnticos Un alambre transporta una corriente constante. Al
interior del alambre existe: a) un campo elctrico b) un campo
magntico c) ambos camposFLORENCIO PINELA - ESPOL 7 23/03/2009 11:30
8. Aclaremos conceptos sobre la presencia o no de Campos elctricos
y/o magnticosUn alambre transporta una corriente constante. Al
exterior del alambre existe: a) un campo elctrico b) un campo
magntico c) ambos campos FLORENCIO PINELA - ESPOL 823/03/2009 11:30
9. Aclaremos conceptos sobre la presencia o no de Campos elctricos
y/o magnticosUn alambre transporta una corriente variable en el
tiempo. Al exterior del alambre existe: a) un campo elctrico b) un
campo magntico c) ambos camposFLORENCIO PINELA - ESPOL 923/03/2009
11:30 10. Sabemos de la existencia de los campos magnticos por
losefectos sobre las cargas en movimiento. El campomagntico ejerce
una fuerza sobre la carga en movimiento. Pero, qu es la fuerza
magntica? Y Cmo se distingue de la fuerza elctrica"? Iniciemos con
algunas observaciones experimentales relativas a la fuerza
magntica:qa) magnitud: a la velocidad de q vb) direccin: a la
direccin de lavelocidad de la carga vF magnticac) direccin: a la
direccin de BFLORENCIO PINELA - ESPOL 1023/03/2009 11:30 11. Se
define la direccin del campo magntico en unpunto p, como la
direccin de movimiento de unapartcula cargada elctricamente, que al
pasar por el punto p no experimenta ninguna desviacin.Hacia la
derecha o hacia la izquierda? FLORENCIO PINELA - ESPOL 11
23/03/2009 11:30 12. Si la partcula (q) fuera lanzada en la
direccindel eje y ella no experimentara ningunadesviacin. En
consecuencia, por definicin, stadireccin corresponde a la direccin
de B Ya entiendo, independiente delsigno de la carga, si no se
desva,la direccin de su movimientocorresponde a la direccin
delcampo! pero cul de los dossentidos?FLORENCIO PINELA -
ESPOL1223/03/2009 11:30 13. Qu pasa si la partcula se lanza en
direccinperpendicular al campo? Al lanzar la partcula en direccin
perpendicular a la del campo magntico, la fuerza que experimentar
ser mxima. Si el campo es uniforme y laSi la velocidad es
perpendicularvelocidad perpendicular a l, laal campo B, la fuerza
magntica partcula describe unes mxima movimiento circular uniforme
FLORENCIO PINELA - ESPOL1323/03/2009 11:30 14. Fmax . = qvB (v B
)FmFe Fmaxima g=E= B=m q qv Fmin . = 0 (v / / B ) B, representa la
magnitud del campo en el punto p. En la superficie de una estrella
108 Tde neutrones q, representa la magnitud de la carga lanzada en
el punto p. Cerca de un gran electroimn 1.5 TCerca de un imn 10-2
Tv, representa la rapidez de la En la superficie de la Tierra10-4
Tpartcula en el punto p. En el espacio inter-estelar10-10 T Fmxima,
representa la fuerza magntica mxima que experimenta N la partcula
en el punto p. B B Tesla (T )Am FLORENCIO PINELA - ESPOL14
23/03/2009 11:30 15. Fmax . = qvB (v B) F = q vxB Fmin . = 0 (v B)
F = q vB sen La fuerza siempre es perpendicular al plano formado
entre los vectores V y BLa mano derecha y losLa fuerza magntica
esvectores F, v, B la fuerza centrpeta FLORENCIO PINELA - ESPOL
1523/03/2009 11:30 16. La magnitud de la fuerza magntica depende
tanto de: la magnitud de la carga que se mueve.FB = q vBsen la
rapidez de movimiento de la carga la direccin de movimiento de la
cargaCuando la velocidad es perpendicular a la direccin del campo
magntico,la fuerza experimenta sumximo valorFLORENCIO PINELA -
ESPOL 16 23/03/2009 11:30 17. La Regla de la Mano Derecha FLORENCIO
PINELA - ESPOL 1723/03/2009 11:30 18. Si la carga es negativa la
fuerza acta en direccin contraria F = qvxB LA DIRECCIN DE LA FUERZA
F ESTA DEFINIDA PARA UNA CARGA q POSITIVA. FLORENCIO PINELA - ESPOL
18 23/03/2009 11:30 19. Pregunta de Concepto: Magnitud de la Fuerza
MagnticaUna partcula en un campo magnticoexperimenta una fuerza
magntica NULA. Culde las situaciones es imposible que ocurra? A. La
partcula es neutra. B. La partcula est en reposo. C. El movimiento
de la partcula es en la direccin del campomagntico. D. El
movimiento de la partcula es en direccin opuesta alcampo magntico.
E. Todas las anteriores son posibles.23/03/2009 11:30 20. Pregunta
de Concepto: Direccin de la Fuerza Magntica La figura muestra cinco
situaciones en las que una partcula cargada convelocidad v viaja a
travs de un campo magntico uniforme B. En cul delas situaciones, la
fuerza magntica se encuentra en la direccin positivadel eje +x ? y
y y AB CBv vBxx xB vz z zy yD EB vBx xvz z FLORENCIO PINELA - ESPOL
2023/03/2009 11:30 21. La Fuerza de Lorentz La fuerza F sobre una
carga q movindose con velocidad v a travs de una regin del espacio
con campo elctrico E y campo magntico B es dada por:F = qE + qv B
BBBx x x x x xx x x x x xvv vx x x x x x qqqFFF=0 La fuerza
elctrica se encuentra en la direccin del campo elctrico si la carga
es positiva, pero la direccin de la fuerza magntica es dada por la
regla de la mano derecha.. FLORENCIO PINELA - ESPOL 2123/03/2009
11:30 22. Pregunta de concepto: En un Campo Elctrico y Magntico La
figura muestra cuatro direcciones para el vector velocidad v deuna
partcula cargada positivamente movindose a travs de uncampo
elctrico E (entrando a la pgina) y un campo magnticouniforme B
(apuntando a la derecha). Cul direccin de lavelocidad dar lugar a
la mayor magnitud de la fuerza neta? E AvD vv BBvC FLORENCIO PINELA
- ESPOL 22 23/03/2009 11:30 23. Fuerza elctrica y/o magntica sobre
una carga: la historia hasta el momento Todas las fuerzas en la
naturaleza son el resultado de interacciones. la fuerza
gravitatoria es el resultado de la interaccin entre la materia. la
fuerza electromagntica es el resultado de la interaccin entre las
cargas elctricas Las cargas en reposo generan campos electrostticos
e interactan con los campos elctricos de otras cargas. las cargas
en movimiento generan campos magnticos e interactan con otros
campos magnticos y elctricos. Las cargas aceleradas generan ondas
electromagnticas e interactan sobre las cargas elctricas.FLORENCIO
PINELA - ESPOL 23 23/03/2009 11:30 24. Movimiento de una partcula
cargada en un CampoMagntico Uniforme: Caractersticas importantes
Trayectoria Circular: v es perpendicular a B (uniforme);
Trayectoria Elptica: v tiene una componente paralela a B. v|| = v
cos v = v sen Movimiento en un campo magntico NO uniforme: intenso
en los extremos y dbil en el medio; Botella Magntica Aurora
FLORENCIO PINELA - ESPOL2423/03/2009 11:30 25. Movimiento de una
partcula cargada en un CampoMagntico Uniforme: Caractersticas
importantes T y no dependen de lavelocidad v de la partcula.
Partculas rpidas se muevenen crculos de mayor radio quepartculas ms
lentas.Todas las partculas con lamisma relacin carga-masa lestoma
el mismo tiempo T encompletar una trayectoriaEl periodo del
movimiento:circular. mv qB 2 r 2 2 mR= = T= = =qB mv qB FLORENCIO
PINELA - ESPOL2523/03/2009 11:30 26. EJEMPLO: Una partcula con
carga negativa -q y masa m viaja a lo largo de una trayectoria
perpendicular a un campo magntico. La partcula se mueve en un
circulo de radio R con frecuencia f. Cul es la magnitud del campo
magntico? 2 vFm = qvB = m R qBR2 fmv= = R = 2 fR B=m qqB Observe
que la frecuencia es independiente f = del valor de la velocidad de
la carga 2 m FLORENCIO PINELA - ESPOL 2623/03/2009 11:30 27.
Trayectoria de una carga q en un Campo BConstante Suponga que una
carga q entra en un campo B con velocidadv como se muestra abajo.
Cul ser la trayectoria seguidapor la carga q? x x x x x x x x x x x
xvx x x x x x x x x x x x Bx x x x x x x x x x x xqv FFRLa fuerza
es siempre a v y B. Cul es la trayectoria?FLORENCIO PINELA - ESPOL
27 23/03/2009 11:30 28. Radio de la Orbita Circular Fuerza de
Lorentz:x x x x x x x x x x xxF = qvBvx x x x x x x x x x xx B
Acel. centrpeta: v2 x x x x x x x x x x xx a =v FF q R 2da Ley de
Newton:Rv2 F = ma qvB = m R mvEste es un resultado relevante R= con
aplicaciones tecnolgicas qB importantes!FLORENCIO PINELA - ESPOL
2823/03/2009 11:30 29. Pregunta de concepto: El dibujo muestra la
vista superiorde dos cmaras interconectadas.Cada cmara tiene un
determinadocampo magntico. Una partculacargada positivamente
esdisparada al interior de la cmara1, y se la observa seguir
latrayectoria mostrada en la figura.Cul es la direccin del campo
magntico en la cmara 1? 1) arriba 2) abajo3) izquierda4) derecha5)
entrando a la pg. 6) saliendo de la pgn.FLORENCIO PINELA - ESPOL 29
23/03/2009 11:30 30. Pregunta de concepto:Compare la magnitud del
campo magntico en la cmara 1 con el campo magntico en la cmara 2.a)
B1 > B2La fuerza magntica es siempre perpendicular a v. b) B1 =
B2 La fuerza no cambia la magnitud de v, slo cambiala direccin de
movimiento de la partcula. c) B1 < B2 La fuerza da lugar a una
aceleracin centrpeta.El radio de curvatura esta dado
por:mvR=qBFLORENCIO PINELA - ESPOL 3023/03/2009 11:30 31.
Trayectoria de Partculas Cargadas Las figuras muestran las
trayectorias circulares de dos partculas que viajan a la misma
rapidez en un campo magntico uniforme B, el que est dirigido al
interior de la pgina. Una de las partculas es un protn; la otra es
un electrn (menos masivo). Cul figura es fsicamente razonable? AB
Cmv r=qBDEFLORENCIO PINELA - ESPOL 3123/03/2009 11:30 32. Pregunta
de concepto Las partculas cargadas que describen
trayectoriascirculares en el campo magntico uniforme B tienentanto
masas como energas cinticas iguales. De lasposibilidades que
aparecen a continuacinseleccione la relacin correcta. a) q1 = +, q2
= - ; |q1| > |q2|b) q1 = +, q2 = - ; |q1| = |q2|c) q1 = +, q2 =
- ; |q1| < |q2|d) q1 = -, q2 = + ; |q1| > |q2|e) q1 = -, q2 =
+ ; |q1| < |q2|mv p r==qB qB FLORENCIO PINELA - ESPOL
3223/03/2009 11:30 33. Un electrn de masa m y carga q es acelerado
hacia la derecha (en el plano del papel) desde el reposo a travs de
una diferencia de potencial V. El electrn entra a una regin donde
existe un campo magntico uniforme, apuntando hacia afuera del
papel. El electrn hace un viaje de 180 y abandona el campo como se
indica en la figura. Cuando el electrn est en el campo magntico, su
rapidez vA. Se incrementa B. Disminuye C. Permanece constante
FLORENCIO PINELA - ESPOL33 23/03/2009 11:30 34. Un electrn de masa
m y carga q es acelerado hacia la derecha (en el plano del papel)
desde el reposo a travs de una diferencia de potencial V. El
electrn entra a una regin donde existe un campo magntico uniforme,
apuntando hacia afuera del papel. El electrn hace un viaje de 180 y
abandona el campo como se indica en la figura. Cunto tiempo se
mantiene el electrn en el interior del campo magntico?A. 1.2 10-10
s B. 7.5 10-4 s C. 1.8 10-10 s D. 8.0 10-18 s E. 8.0 10-9 s
FLORENCIO PINELA - ESPOL 34 23/03/2009 11:30 35. EjemploPositrones
de alta energa (v = 105 m/s ) se disparan perpendicular a un campo
magntico uniforme de 2,0 T que se dirige perpendicular y entrando
al plano del papel . Si los positrones al salir de esa regin
impactan una superficie, sin haber desviado su trayectoria
original. Determine la magnitud y direccin del campo elctrico
existente en esa regin. FLORENCIO PINELA - ESPOL3523/03/2009 11:30
36. Positrones de alta energa (v = 105 m/s ) se disparan
perpendicular a un campo magntico uniforme de 2,0 T que se dirige
perpendicular y entrando al plano del papel . Si los positrones al
salir de esa regin impactan una superficie, sin haber desviado su
trayectoria original. Determine la magnitud y direccin del campo
elctrico existente en esa regin.La fuerza magnticadesvia la
partcula hacia arriba La fuerza elctricadebe desviar la partcula
hacia abajo El campo E debe apuntar hacia abajoEqvB = qE v = Si la
partcula NOse desva, las Bfuerzas se debenequilibrar E = 2x105 N/C;
hacia abajo FLORENCIO PINELA - ESPOL3623/03/2009 11:30 37. El
espectrmetro de masasDispositivo utilizado para determinar la masa
de partculas cargadas elctricamente. FLORENCIO PINELA -
ESPOL3723/03/2009 11:30 38. En el selector de velocidades:Si la
partcula viaja en lnea recta, la fuerzaelctrica iguala a la fuerza
magnticaEquilibrio de fuerzasFB = FE qvB = qE Velocidad de las
partculasECarga elctrica desviada por un campo cargadas que no sern
desviadasv= elctrico y por un campo magnticopor los campos E y B B1
FLORENCIO PINELA - ESPOL3823/03/2009 11:30 39. v2Fm = qvB2 = mR
mvR=E Vista de una particulaentrando a B v= qB2B1Qu pasar con el
periodo de rotacin de la partcula al incrementar el valor de la
rapidez? a) Aumentab) Disminuye c) No cambia2 fmB= q FLORENCIO
PINELA - ESPOL 3923/03/2009 11:30
