Magnetismo. Slide 2 / 90. Slide 1 / 90. Slide 3 / 90. Slide 4 / 90. Slide 5 / 90. Slide 6 / 90. Material Magnético. Imanes.

Transcripción

1 Slide 1 / 90 Slide 2 / 90 Material Magnético Muy pocos materiales ehiben un fuerte magnetismo Estos materiales se llaman ferromagnéticos Magnetismo Algunos ejemplos son el hierro, cobalto, níquel, y gadolinio Slide 3 / 90 Imanes Los imanes tienen dos terminaciones (polos) llamados norte y sur Polos iguales se repelen; polos opuestos se atraen Esta atracción o repulsión es la fuerza magnética Slide 4 / 90 Polos Magnéticos Como los imanes tienen dos polos, se dice que son dipolos Se repelen Nunca se ha encontrado un imán monopolo, entonces, cuando se corta un imán a la mitad, los dos imanes resultantes tienen dos polos Se repelen Se atraen Estos son ejemplos de barras de imanes Slide 5 / 90 Campos Magnéticos Los campos magnéticos pueden visualizarse usando líneas de fuerza del campo magnético, que son siempre curvas cerradas Los campos magnéticos se dibujan partiendo desde el polo norte y dirigidas hacia el polo sur Mientras más líneas haya por unidad de área, más fuerte será el campo Slide 6 / 90 EL campo magnético de la Tierra El campo magnético de la Tierra es similar al de un imán Observa dos cosas: El polo "Polo Norte" de la Tierra es en realidad el polo magnético sur ya que los etremos norte de un imán son atraídos a él Los polos de la Tierra no están ubicados en el eje de rotación

2 Slide 7 / 90 Slide 8 / 90 Definición de Campos magnéticos uniformes Un campo magnético uniforme es constante en magnitud y dirección Cómo podemos crear un campo magnético uniforme? EL campo magnético generalmente se epresa como El campo es un vector y tiene magnitud y dirección Alinear los polos opuestos de dos barras magnéticas creará un campo que es casi uniforme La unidad de es el tesla, T recuentemente, nos referiremos al campo magnético como "campo-" 1T= 1 N Am Qué áreas en el diagrama no son uniformes? Otra unidad que se usa a veces es el gauss () 1 = 10-4 T Para tener más perspectiva, el campo magnético débil de la Tierra en su superficie es aproimadamente 0, T o simplemente 0,5 Slide 9 / 90 Las corrientes eléctricas producen campos magnéticos El eperimento muestra que una corriente eléctrica produce un campo magnético Slide 10 / 90 Las corrientes eléctricas producen campos magnéticos La dirección del campo está dada por la regla de la mano derecha Primero, orienta el pulgar de tu mano derecha en la dirección de la corriente Luego presiona tus dedos en la dirección del campo Slide 11 / 90 Dirección de los campos magnéticos Ya que necesitamos tres dimensiones para describir el campo magnético y nuestro papel es esencialmente bidimensional, necesitamos de alguna manera representar la tercera dimensión Slide 12 / 90 Campos magnéticos Dibuja la línea de fuerza del campo como una flecha La punta de la flecha es en la dirección del campo Si el campo magnético es en la hoja, verás la cola de la flecha Tenemos izquierda / derecha: Arriba / abajo : Cuál es la tercera dimensión? Si el campo magnético está fuera de la hoja, verás el frente de la flecha

3 Slide 13 / 90 Slide 14 / 90 1 Qué diagrama muestra correctamente el campo magnético (en rojo) alrededor de un cable con corriente (en azul)? 2 Qué diagrama muestra correctamente el campo magnético (en rojo) alrededor de un cable con corriente (en azul)? D Slide 17 / 90 Slide 18 / 90 6 Qué diagrama muestra correctamente el campo magnético alrededor de un cable con corriente? 5 Qué diagrama muestra correctamente el campo magnético alrededor de un cable con corriente? 4 Qué diagrama muestra correctamente el campo magnético dentro y fuera de un círculo de un cable con corriente? Slide 16 / 90 3 Qué diagrama muestra correctamente el campo magnético (en negro) alrededor de un cable con corriente (en rojo)? C Slide 15 / 90 C

4 Slide 19 / 90 Slide 20 / 90 8 Qué diagrama muestra correctamente el campo magnético alrededor de un cable con corriente? 7 Qué diagrama muestra el campo magnético dentro y fuera de un círculo de un cable con corriente? Slide 21 / 90 uerza sobre una corriente eléctrica en un campo magnético - Definición de Un imán ejerce una fuerza sobre un cable cargado con corriente eléctrica La dirección de la fuerza está dada por otra regla diferente de la mano derecha La llamaremos regla del brazo derecho para evitar confusión Slide 22 / 90 uerza sobre una corriente eléctrica en un campo magnético - Definición de La fuerza en el cable depende de la corriente, el largo del cable, el campo magnético y su orientación = I L perpendicular Esta ecuación define el campo magnético, I es la corriente L es el largo del cable es el campo magnético (perpendicular tanto a la fuerza como a la corriente) Slide 23 / 90 9 Un cable carga una corriente de 2 A en dirección perpendicular a un campo magnético de 0,3 T Cuál es la magnitud de la fuerza magnética que actúa sobre el cable de 0,5 m de largo? = ILperpendicular Slide 24 / Un campo magnético uniforme ejerce una fuerza máima de 20 N en un cable de 0,25 de largo que carga una corriente de 2 A Cuál es la fuerza del campo magnético? = (2 A) (0,3 T) (0,5 m) = 0,3 N (0,2 5 m) 0,0 4 T

5 Slide 25 / 90 Slide 26 / 90 uerza sobre una corriente eléctrica en un campo magnético - Definición de 11 Una fuerza de 0,05 N actúa sobre un cable de 10 cm como resultado de estar ubicado en un campo magnético de 0,03 T orientado perpendicularmente Cuál es la corriente eléctrica en el cable? Para asegurarnos de que tenemos la dirección correcta para, usamos la regla del brazo derecho: Orienta tu brazo en la dirección de la corriente ira tu muñeca hasta que tu pulgar está en la dirección de la fuerza Dobla tus dedos 90o para la dirección del campo magnético 0,0 5 N 1,6 7 A Los tres vectores son ahora perpendiculares (0,1 m)(0,3 T) Slide 27 / 90 Slide 28 / Cuál es la dirección de la fuerza 13 Cuál es la dirección de la fuerza Slide 29 / 90 Slide 30 / Cuál es la dirección de la fuerza 14 Cuál es la dirección de la fuerza A

6 Slide 31 / 90 Slide 32 / Cuál es la dirección de la fuerza 17 Cuál es la dirección de la fuerza A Slide 33 / 90 Slide 34 / Cuál es la dirección de la fuerza 18 Cuál es la dirección de la fuerza E C Slide 35 / 90 Slide 36 / Cuál es la dirección de la fuerza 20 Cuál es la dirección de la fuerza A

7 Slide 37 / 90 Slide 38 / Cuál es la dirección de la fuerza 22 Cuál es la dirección de la fuerza D Slide 39 / 90 Slide 40 / Cuál es la dirección de la fuerza 25 Cuál es la dirección de la fuerza E Slide 41 / 90 Slide 42 / Cuál es la dirección de la fuerza 26 Cuál es la dirección de la fuerza D

8 Slide 43 / 90 Slide 44 / Cuál es la dirección de la fuerza 28 Cuál es la dirección de la fuerza Slide 45 / 90 Slide 46 / Cuál es la dirección de la fuerza 30 Cuál es la dirección de la fuerza E Slide 47 / 90 Slide 48 / Cuál es la dirección de la fuerza 33 Cuál es la dirección de la fuerza C

9 Slide 49 / 90 Slide 50 / Cuál es la dirección de la fuerza 35 Cuál es la dirección de la fuerza C Slide 51 / 90 Slide 52 / Cuál es la dirección de la fuerza 36 Cuál es la dirección de la fuerza D Slide 53 / 90 Slide 54 / Cuál es la dirección de la fuerza 39 Cuál es la dirección de la fuerza

10 Slide 55 / 90 Slide 56 / Cuál es la dirección de la fuerza 41 Cuál es la dirección de la fuerza D C Slide 57 / 90 Slide 58 / Cuál es la dirección de la fuerza 43 Cuál es la dirección de la fuerza E A Slide 59 / 90 Slide 60 / Cuál es la dirección de la fuerza 45 Cuál es la dirección de la fuerza

11 Slide 61 / 90 Slide 62 / Cuál es la dirección de la fuerza 47 Cuál es la dirección de la fuerza Slide 63 / 90 Slide 64 / Cuál es la dirección de la fuerza 49 Cuál es la dirección de la fuerza E Slide 65 / 90 uerza en una carga eléctrica moviéndose en un campo magnético Slide 66 / 90 uerza en una carga móvil La fuerza en una carga móvil está relacionada con la fuerza en la corriente: = qvperpendicular Una vez más, la dirección está dada por la regla del brazo derecho v (velocidad) v (velocidad)

12 Slide 67 / 90 uerza en una carga móvil (velocidad) v (velocity) v(velocidad) (velocity) Para una carga negativa, hay que negar la fuerza Slide 68 / Un protón moviéndose a una velocidad de m/s horizontalmente hacia la derecha entra en un campo magnético uniforme de 0,05 T que está dirigido verticalmente hacia abajo Halla la dirección y magnitud de la fuerza magnética del protón - 9 C) ( m/ s) ( 0,0 5 T) (1, N dirigida hacia la hoja Slide 69 / Un electrón eperimenta una fuerza máima hacia arroba de 2, N cuando se mueve a una velocidad de 5,1106 m/s hacia el norte Cuál es la dirección y magnitud del campo magnético? Slide 70 / Cuál es la dirección de la fuerza en el protón que se muestra abajo? v 2, N (1, C) (5, m/ s) C 3,4 3 T dirigido hacia el este Slide 71 / 90 Slide 72 / Cuál es la dirección de la fuerza en el electrón que se muestra abajo? 53 Cuál es la dirección de la fuerza en el protón que se muestra abajo? v v D A

13 Slide 73 / 90 Slide 74 / Cuál es la dirección de la fuerza en el electrón que se muestra abajo? 55 Cuál es la dirección de la fuerza en el electrón que se muestra abajo? v v Slide 75 / 90 Slide 76 / 90 uerza en una carga eléctrica moviéndose en un campo magnético 57 Cuál es la dirección de la fuerza en el electrón que se muestra abajo? v Si una partícula cargada se mueve de forma perpendicular a un campo magnético uniforme, su trayectoria será un círculo D está en la imagen Slide 77 / 90 Campo magnético debido a un cable derecho largo Recordando nuestro cable de corriente, es obvio que el campo es inversamente proporcional a la distancia desde el cable: Slide 78 / Cuál es el campo magnético en un punto a 0,5 m alejado de un cable que carga una corriente de 40 A? La constante μ0 se llama permeabilidad del espacio libre y tiene valor: 0,5 m μ0 = Tm/A 2π 1, T trayectoria del electrón

14 Slide 79 / 90 Slide 80 / Un cable largo y derecho carga una corriente de 12 A hacia el oeste Cuál es la dirección y la magnitud del campo magnético a 10 cm al sur del cable? 60 Un cable derecho con una corriente de 50 A está orientado verticalmente Cuál es el campo magnético en un punto a 2 m del cable? 0,1 m 2, T dirigida fuera de la hoja Slide 81 / 90 Slide 82 / 90 REALIZA AHORA: 61 Un cable derecho carga una corriente de 30 A hacia el oeste Cuál es la dirección y la magnitud del campo magnético a 5 m al sur del cable? Halla la dirección y magnitud de la fuerza en un cable como el de abajo si es de 0,5 m de largo, carga una corriente de 50 A y está pasando por un campo magnético de 4 T I (5 0 A) (0,5 m) (4 T) N dirigida hacia arriba -6 1,2 1 0 T dirigida fuera de la hoja Slide 83 / 90 Slide 84 / 90 uerza entre dos cables paralelos Dos cables cargando corriente van a interactuar entre ellos El campo magnético producido en la posición del cable 2 debido a la corriente del cable 1 es: La fuerza que ejerce este campo en un largo l2 del cable 2 es: uerza entre dos cables paralelos Las corrientes paralelas en la misma dirección se atraen Las corrientes paralelas en dirección opuesta se repelen Cable A Cable

15 Slide 85 / Cuál es la magnitud y la dirección de la fuerza magnética entre dos cables parelelos, de 5 m de largo y a 2 cm de distancia, si cada cable lleva una corriente de 15 A en direcciones opuestas? Slide 86 / Dos cables paralelos y con corrientes opuestas, de 5,8 A y 3,2 A, están separados por una distancia de 12 cm El largo de los cables es de 9,6 m Cuál es la magnitud y la dirección de la fuerza entre los cables? 0,0 2 m (5,8 A)(3,2 A) (9,6 m) 0,1 2 m -2 1, N se repelen 2, N se repelen Slide 87 / Cuál es la magnitud y la dirección de la fuerza magnética entre dos cables paralelos, de 0,5 m de largo y separados por 1 cm, si cada uno carga una corriente de 0,25 A en la misma dirección? Slide 88 / 90 Espectrómetro de masas Todos los átomos que pasan por la segunda hendidura tendrán la misma velocidad E (0,2 5 A)(0,2 5 A) (0,5 m) 0,0 1 m E = qe = qv E = v causado por 6, N se repelen Slide 89 / 90 Espectrómetro de masas Los átomos que alcanzan el segundo campo magnético tendrán la misma velocidad; sus radios de curvatura dependerán de sus masas = ma qv = mv2 r q = mv r qr = me m = qr2 E Slide 90 / 90 Resumen Los imanes tiene un polo norte y un polo sur Polos iguales se repelen; polos opuestos se atraen Unidad del campo magnético: Tesla Las corrientes eléctricas producen campos magnéticos Un campo magnético ejerce una fuerza sobre una corriente eléctrica: = ILperpendicular Un campo magnético ejerce una fuerza sobre una carga móvil: = qvperpendicular La magnitud del campo de un cable largo y derecho con corriente: detecta el átomo Las corrientes paralelas se atraen; las corrientes antiparalelas se repelen