FUERZA ELÉCTRICA Fe FUERZA MAGNÉTICA FB

Transcripción

1 MAGNETISMO Para el examen final se evaluaran problemas y teoría, es importante consultar los temas en el texto de física y este material, revisa los videos.

2 FUERZA ELÉCTRICA Fe FUERZA MAGNÉTICA FB Fe=qE La fuerza eléctrica actúa en la dirección del campo eléctrico F=qvBSenβ La fuerza magnética actúa en forma perpendicular al campo magnético. La fuerza eléctrica actúa sobre una partícula cargada independientemente si esta en reposos o en movimiento. La fuerza eléctrica efectúa trabajo al desplazar la partícula cargada. La fuerza eléctrica puede entonces hacer variar la energía cinetica. La fuerza magnética sobre una partícula cargada, solo si la carga esta en movimiento. Debido a que la fuerza magnética es perpendicular no efectúa trabajo sobre la partícula cargada. El campo magnético puede hacer varia la dirección del vector velocidad pero no modifica la rapidez o energía cinética

3 COMO LA PARTÍCULA DESCRIBE UN MOVIMIENTO C CIRCULAR PODREMOS RELACIONAR LAS SIGUIENTES MAGNITUDES FÍSICAS Frecuencia: es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico. 1Tesla = N/ Am

4 EJEMPLO 1 Un protón se mueve en una orbita circular de radio 11 cm en campo magnético uniforme de 0,4 Teslas en dirección perpendicular a la velocidad de esta partícula. a) Calcula la velocidad tangencial de este protón. b) Calcule el periodo y la frecuencia de revolución c) Que aceleración experimenta esta partícula d) Cual debe ser la velocidad angular

5 Christian Huygens, considera que la luz es una onda electromagnetica, consistente en un E campo electrico que varía en el tiempo generando a su vez un campo magnético B y viceversa,

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7 APLICACIONES DE MOVIMIENTO DE PARTÍCULAS CARGADAS EN UN CAMPO MAGNETICO

8 APLICACIONES DE MOVIMIENTO DE PARTÍCULAS CARGADAS EN UN CAMPO MAGNETICO En varias situaciones una partícula con carga se mueve con una velocidad v en presencia de un campo eléctrico E como de un campo magnético B, por lo que la carga experimenta un Fe= qe y una fuerza magnética FB=q(vxB) Fuerza de Lorentz Selector de Velocidad: Al combinar un E y un B es posible lograr que las partículas cargadas se mueva a la misma velocidad.

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10 EL ESPECTRÓMETRO DE MASAS Un Espectrómetro de masas separa los iones de acuerdo con su relación carga masa, un haz de iones pasa primero por el selector de velocidades y luego ingresa a una región sin campo E y con un campo magnético uniforme, entrando a la hoja, Al ingresar a esta región los iones( partículas cargadas) se mueven describiendo un circulo de radio r antes de impactar en una placa fotográfica. Si los iones son + el giro es hacia arriba. Si los iones son negativos el giro será hacia abajo.

11 La espectrometría de masas (ES) es una técnica de análisis que permite la medición de moléculas. El espectrómetro de masas es un artefacto que permite analizar con gran precisión la composición de diferentes elementos químicos e isótopos atómicos, separando los núcleos atómicos en función de su relación cargamasa(z/m). Puede utilizarse para identificar los diferentes elementos químicos que forman un compuesto.

12 Cómo funciona una cámara de burbujas? La cámara de burbujas es un dispositivo para detectar partículas subatómicas. Fue inventada en 1952 por el físico americano Donald A. Glaser, quien en 1960, recibió por ello el Premio Nóbel de Física. La curvatura de muchas de las trazas visibles se debe al campo magnético en el que se coloca la cámara y que actúa sobre las partículas cargadas; con el objetivo de permitir la medida del momento lineal de las partículas. Esta imagen muestra el efecto de la colisión entre una partícula llamada pión, perteneciente a un haz que entra por la izquierda y un protón del hidrógeno líquido que llenaba la cámara de burbujas. Además, las numerosas trazas espirales pertenecen en su mayoría a electrones que han sido arrancados de sus átomos. Puede decirse sin exageración que su análisis parece complejo...

13 MEDICION DE LA RELACION CARGA Y MASA DE UN ELECTRON

14 1. Ecuación del radio de orbita 2. Relación de las velocidades De la ecuación 1 despejamos m/q quedando la ecuación 3 Ahora sustituimos la ecuación 2 en 3, velocidad del selector

15 Un Ciclotrón es un tipo de acelerador de partículas. El método directo de acelerar iones utilizando la diferencia de potencial presentaba grandes dificultades experimentales asociados a los campos eléctricos intensos. El ciclotrón evita estas dificultades por medio de la aceleración múltiple de los iones hasta alcanzar elevadas velocidades sin el empleo de altos voltajes. un proyecto para desentrañar los misterios del Big Bang. Se trata del LHC (Gran Colisionador de Hadrones), un acelerador de partículas de 27 kilómetros de longitud, situado en la frontera de Francia y Suiza. En su interior los científicos hacen circular partículas a velocidades cercanas a la luz y colisionar entre ellas para obtener átomos en sus niveles más íntimos y profundos.

16 Fue diseñado para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones, de hasta 7 TeV de energía, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el cual es actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce su ruptura a niveles de energía altos. Dentro del colisionador dos haces de protones son acelerados en sentidos opuestos hasta alcanzar el 99,99% de la velocidad de la luz, y se los hace chocar entre sí produciendo altísimas energías (aunque a escalas subatómicas) que permitirían simular algunos eventos ocurridos inmediatamente después del big bang. Un hadrón es una partícula subatómica formada por quarks que permanecen unidos debido a la interacción nuclear fuerte entre ellos

17 FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR QUE CONDUCE CORRIENTE i

18 FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR QUE CONDUCE CORRIENTE i Oersted demostró que un alambre que conduce una corriente ejerce fuerza sobre un imán. Por un alambre conductor por el cual fluye una corriente, este experimentara una fuerza magnética cuando este al interior de un campo magnético uniforme. Se observara que la F es perpendicular al B Y a la longitud L del cable dentro del campo. El ángulo es la dirección entre i y B.

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21 LEY DE BIOT-SAVART: Origen del B. Oersted en 1819, con su descubrimiento indica que la corriente i en un alambre actúa como fuente de campo magnético. Biot y Savart investigan la fuerza entre un elemento conductor y un imán. Los científicos Jean-Baptiste Biot y Félix Savart descubrieron la relación entre una corriente y el campo magnético. Como no existen corrientes puntuales comparables a una carga, entonces se estudia el B debido a un elemento infinitesimal pequeño de i propiedades del campo magnético creado por una corriente ds Es un elemento infinitesimal de longitud. El vector db es perpendicular tanto al ds como al vector unitario r. ds es un vector que tiene unidades de longitud y está en la dirección de la corriente. La magnitud de db es inversamente proporcional al cuadrado distancia en un punto cercano al conductor. La magnitud de db es proporcional a la corriente y a la longitud ds del elemento.

22 Campo magnético debido a un conductor de Corriente Con los aportes de Biot-Savart es posible establecer el campo magnético debido a un alambre conductor de corriente largo y recto, en un punto P localizado a una distancia del cable. K= 10-7 T. m/a El campo magnético a la distancia d de un largo alambre recto que conduce corriente se puede definir también como:

23 Ley de Biot-Savart: Para un alambre recto Cual debe ser la intensidad de campo magnético a una distancia de 3 metros de un cable conductor recto que conduce corriente directa 15 A?

24 FUERZA MAGNÉTICA ENTRE DOS ALAMBRES CONDUCTORES RECTOS En dos alambres conductores que conducen una corriente eléctrica experimentaran una fuerza magnética entre si. Si las corrientes i1 e i2 en el cable tiene el mismo sentido, la fuerza será atractiva F= ilbsenθ. Si las corrientes i1 e i2 tienen sentidos diferentes la fuerza magnética es entonces repulsiva. Como L es perpendicular a la dirección del campo magnético la magnitud de la fuerza F= i LB

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