MAGNETISMO. MsC Alexander Pérez García Video 1

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1 MAGNETISMO MsC Alexander Pérez García Video 1

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5 FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO

6 LA SEGUNDA LEY F= ma Aceleración centrípeta Al despejar el radio tenemos R Radio de una orbita circular en un campo magnético

7 Frecuencia: es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico. 1Tesla = N/ Am

8 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

9 FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR QUE CONDUCE 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. El ángulo es la dirección entre i y B. Se observara que la F es perpendicular al B Y a la longitud L del cable dentro del campo.

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11 Como la corriente representa un conjunto de muchas cargas en movimiento, entonces la suma de las fuerzas individuales sobre las partículas cargadas corresponderá a La fuerza magnética resultante FB. Representa el numero de cargas por unidad de Volumen Cuando el campo B es paralelo al conductor, la fuerza magnética ejercida sobre el conductor es nula.

12 Fuerza sobre un conductor de forma arbitraria Si el conductor tiene sección constante pero una forma arbitraria y el campo no es uniforme, la fuerza se calcula mediante la integral, tomando un elemento diferencial de corriente según el sentido de la intensidad: Aunque el conductor no sea rectilíneo, si el campo B es uniforme la expresión anterior se simplifica ya que se puede sacar B fuera de la integral.

13 APLICACIONES

14 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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16 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.

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18 RELACIÓN CARGA MASA e/m de JJ Thomson Velocidad en el selector Si se conoce la intensidad de Los campos magnéticos, el campo eléctrico y midiendo el radio de curvatura

19 Ciclotrón: 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.

20 Los rayos catódicos son corrientes de electrones observados en tubos de vacío, es decir los tubos de cristal que se equipan por lo menos con dos electrodos, un cátodo (electrodo negativo) y un ánodo (electrodo positivo) en una configuración conocida como diodo. Cuando se calienta el cátodo, emite una cierta radiación que viaja hacia el ánodo. Si las paredes internas de vidrio detrás del ánodo están cubiertas con un material fluorescente, brillan intensamente. Una capa de metal colocada entre los electrodos proyecta una sombra en la capa fluorescente. Esto significa que la causa de la emisión de luz son los rayos emitidos por el cátodo al golpear la capa fluorescente. Los rayos viajan hacia el ánodo en línea recta

21 ANÁLISIS DE PROBLEMAS Y SITUACIONES Un electrón se mueve con rapidez constante de 1,8X10 5 m/s en línea recta e ingresa a una región donde hay un campo magnético B cuya intensidad es de 5,2 T, el ángulo de ingreso de la partícula es perpendicular a dicho campo. Elabora el dibujo de la situación y calcula: a) La aceleración que experimenta. b) Determine el radio de la trayectoria descrita. c) La frecuencia de dicho movimiento descrito al interior del campo magnético d) Explique que cambio se experimenta en la rapidez de la partícula. Un electrón describe una orbita circular de diámetro 28 cm al interior de un campo magnético uniforme de 0,400 Teslas, la partícula experimenta la fuerza magnética máxima determine el valor de la fuerza y su rapidez. El magnetrón de un horno de microondas emite ondas electromagnéticas con frecuencia f = 2450 MHz. Qué intensidad de campo magnético se requiere para que los electrones se muevan en trayectorias circulares con esta frecuencia? 250 cm de un cable conductor están al interior de un campo magnético uniforme de 1 Tesla, el cable se encuentra de manera que experimenta la máxima fuerza magnética debido a dicho campo. Cual debe ser la corriente que fluye al interior del cable si el valor de la fuerza es de 9.81 N?

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