Bolilla 8. Magnetismo Parte 2

Transcripción

1 olilla 8 Magnetismo Parte 2

2 Magnetismo El magnetismo es un fenómeno natural por el cual ciertos objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Los imanes son objetos en los cuales el efecto magnético se manifiesta de forma natural, actuando sobre otros objetos de hierro o acero. Las corrientes eléctricas generan campos magnéticos.

3 Que es un Imán? Un imán es un cuerpo con un magnetismo significativo, de forma que atrae a otros imanes y/o metales ferromagnéticos (hierro, cobalto, níquel, etc y aleaciones de estos). Puede ser natural o artificial. Tienen un polo Norte y uno Sur. Los polos de un imán interactúan con los de otro. Generan campos magnéticos de N a S

4 Corriente Eléctrica y Campo Magnético Una corriente eléctrica produce un campo magnético Ejemplo: conductor rectilíneo. _ I mano derecha Apuntan al Norte (Campo Terrestre) Ejemplo: espira? Hacia donde apuntan? (Campo Inducido por I) + I Hans C. Oersted

5 Campo Magnético CAMPOS en MAGNÉTICOS Espiras y Solenoides Espira Una Espira Muchas Espiras (Solenoide) Solenoide obina

6 Corriente Eléctrica y Campo Magnético De que depende la intensidad (magnitude) del campo? Cuanto mayor es la corriente más intenso es el campo. A mayor distancia menos intenso es el campo. r I r = Tesla = T = También dependerá del medio (vacío, aire, etc.) N A m Para tener esto en cuenta consideramos la permeabilidad magnética de medio, μ. Cuanto más permeable es el medio más intenso es el campo. = μ 0 2π I r Donde μ 0 es la permeabilidad magnética del vacío T m μ 0 = 4π 10 7 A

7 uerza sobre una carga en movimiento Si una corriente eléctrica (cargas en movimiento) ejerce una fuerza sobre un imán, esperaríamos que la situación opuesta fuera verdad? es decir, que un imán ejerza una fuerza sobre una carga en movimiento? Por supuesto! Si una carga q se desplaza con una velocidad v en un campo magnético, la carga siente una una fuerza, dada por la siguiente expresión: Ejemplo: v (entrante) = q v z = qv sen θ v y Regla de la mano derecha q + Importante: La carga debe estar en movimiento relativo respeco al campo para sentir una fuerza! x v

8 Campo Magnético Terrestre (escudo protector) 8

9 uerza Centrípeta sobre una Carga en un campo Magnético Supongamos que una carga negativa ingresa a un campo magnético a una dada velocidad. = q v = qv sen θ v Se genera una fuerza centrípeta c = ma c es entrante donde a c = v2 r qv = m v2 r

10 Aplicación: Espectrómetro de masas Dispositivo para medir masas atómicas Cámara de Ionización (iones positivos) Placa Aceleradora Selector de Velocidades Campo Magnético (selector m/q) Sistema de Detección

11 Selector de velocidades Ingresa por S 1 un Ion Positivo q de masa m a una velocidad v. Debido al campo eléctrico: E = Eq Debido al campo magnético: = q v Cuando el Ion q + seguirá una trayectoria en línea recta? q v = q E = E v = E (Independiente de m y q)

12 Selector de m/q Ingresa por S 2 una Carga Positiva q de masa m a una velocidad especifica v. qv = m v2 r m q = r v Llegan al detector (ubicado a 2r) solo los iones con un valor determinado de m q. Así, variando el campo magnético, se barre el rango m q del equipo. 12

13 Espectros de masas Ejemplos: Agua (H 2 O): Etanol (C 2 H 6 O): 13

14 uerza sobre una corriente eléctrica Cada una de las cargas sentirá en forma individual una fuerza. = q v Al estar restringidas por el conductor (cable, alambre), será este el que sienta una fuerza neta debido a la fuerza sobre cada carga. En el caso de un conductor rectilíneo por el que circula una corriente I: l I neta = i q i v dq v = dq d l dt = dq dt d l d = I d l d = Como I y son constantes: = I l d = dq v I = dq dt 0 l I d l = Il sen θ

15 uerza sobre una corriente eléctrica La fuerza sobre un conductor de longitud l por el cual circula una corriente eléctrica I, en un campo magnético es igual a: = I l = Il sen θ l I z l y x Regla de la mano derecha l 15

16 Aplicación: Motores Eléctricos l z y x tendencia de l z 16 l y x 16

17 Aplicación: Parlantes Un parlante o altavoz convierte energía eléctrica (alterna) en energía sonora (ondas longitudinales). En el instante mostrado en la figura se genera una fuerza hacia afuera??? cuya magnitud depende de la intensidad de la corriente eléctrica I. Cuando se invierte el sentido de la corriente eléctrica I, se genera una fuerza hacia adentro. l z y x 17

18 Medición de Campos Magnéticos Uniformes I = 0.2 A Regla de la mano derecha z l = I l y l x l Se mide la fuerza (ejemplo: N) = Ilsen θ = I l = N 0.2 A 0.1 m = 1.5 T

19 Galvanómetro Instrumento que sirve para determinar la intensidad y el sentido de una corriente eléctrica 19

20 uerza entre dos conductores paralelos I Corrientes en el mismo sentido = I l I = I l Corrientes de igual sentido se atraen. mano derecha

21 uerza entre dos conductores paralelos Corrientes en sentidos opuestos I = I l = I l Corrientes de distinto sentido se repelen. I mano 21 derecha

22 Tendidos Eléctricos 22

23 Problemas Guía 8