Los extremos iguales de dos imanes rectos se repelen; los extremos opuestos se atraen
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- Víctor Manuel Castellanos Cortés
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1 Fuerza y campo magnético Física para ingeniería y ciencias Volumen 2, Ohanian y Markett Física para ingeniería y ciencias con física moderna Volumen 2, Bauer y Westfall El fenómeno del magnetismo se conoce desde hace siglos Alambre recto que conduce una corriente I de magnitud considerable, la que provoca que pequeñas partículas de hierro formen figuras circulares. Los extremos iguales de dos imanes rectos se repelen; los extremos opuestos se atraen
2 Fuerza y campo magnético Si una brújula se acerca al polo sur de un imán recto La Tierra se comporta como un gran imán recto permanente, con sus polos magnéticos casi opuestos a los polos geográficos
3 NOTA: Lo anterior no aplica para la brújula de Jack Sparrow)
4 Un poco de humor, no nos viene mal
5 Fuerza y campo magnético Si una brújula se acerca a un alambre que conduce corriente eléctrica. La aguja tiende a orientarse en ángulo recto con el alambre (observación de Oersted)
6 La fuerza magnética Dirección de la fuerza magnética para tres direcciones posibles de la velocidad de la carga q (en estos diagramas se supone que q es positiva)
7 La fuerza magnética Fuerza magnética ejercida por una corriente en un alambre largo sobre una carga en movimiento Constante de permeabilidad
8 Ejemplo: un electrón se mueve (v = 2.0 X10 6 m/s) en dirección paralela a un alambre que conduce una corriente I =50 A. La distancia entre alambre y electrón es de 0.030m. La magnitud de la fuerza magnética tiene dirección perpendicular, alejándose de la corriente. Cuál es esta magnitud? La fuerza magnética
9 La fuerza magnética Otros ejemplos: dos alambres largos, rectos y paralelos que conducen corrientes: a) En la misma dirección b) En dirección contraria
10 El campo magnético Magnitud del Campo magnético de la corriente en un conductor largo Dirección del Campo magnético alrededor de una corriente en un alambre
11 El campo magnético La regla de la mano derecha indica la dirección del campo magnético de una corriente en un alambre
12 Fuerza y campo magnético, Una carga puntual q moviéndose en cierto ángulo α con respecto a la dirección del campo magnético ecuación general Magnitud de la fuerza magnética Vector fuerza magnética
13 El campo magnético fuerza = carga velocidad N s = = T = tesla C m Esta regla de la mano derecha para la fuerza magnética sobre una carga puntual el movimiento relaciona las direcciones del campo magnético B, la fuerza magnética F y la velocidad v. El vector F siempre es perpendicular al plano formado por los vectores B y v
14
15 El campo magnético Líneas de campo magnético que rodean una corriente en un alambre largo y recto Líneas de campo magnético circular en torno a una corriente en un alambre largo y recto; se indica por el alineamiento de las brújulas
16 Alambre recto que conduce una corriente I de magnitud considerable, la que provoca que pequeñas partículas de hierro formen figuras circulares.
17 El campo magnético Líneas de campo magnético de un imán recto Líneas de campo magnético de un imán recto, hechas visibles con limaduras de hierro esparcidas sobre una hoja de papel colocada sobre el imán
18 Ley de Gauss del campo magnético Las líneas de campo magnético siempre forman ciclos cerrados, lo cual se expresa matemáticamente: El flujo magnético total B a través de cualquier superficie cerrada es cero: Superficie cerrada que intercepta líneas de campo magnético
19 La ley de Biot-Savart La contribución de db al campo magnético B debido a un tramo ds de corriente I se determina con: donde r es el vector de desplaza- miento desde el elemento de corriente hasta el punto P. El elemento de corriente Ids contribuye al campo, el vector r apunta desde el elemento de corriente hasta el punto P y el ángulo entre ds y r es Ө
20 La ley de Biot-Savart A partir de la definición de producto cruz, sabiendo que ds x r = ds sen r, obtenemos: Ec. General para calcular la magnitud de la contribución al campo magnético de una distribución arbitraria de corriente La cual aplicaremos para varios casos a continuación:
21 Aplicación de la geometría para determinar el campo magnético en el centro de un anillo circular de corriente Campo magnético en el centro de una espira circular de corriente Campo magnético en el centro de un arco
22 Relaciones geométricas para determinar el campo magnético de un alambre recto finito aplicando la ley de Biot-Savart Con 1 : ángulo agudo y 2 : ángulo obtuso. Campo magnético de un segmento finito de alambre
23 Otro ejemplo de uso de Regla de mano derecha
24 Tarea 6 parte 1 (entregar martes 29 abril) Empleando los resultados de Biot y Savart, determine Cuál es el campo magnético en el centro de curvatura del arco.de la punta de una sonda magnética que consiste de dos alambres largos separados una distancia R, y un arco de círculo de radio tambien R, cuando el alambre conduce una corriente I?
25 Tarea 6 parte 2 (entregar martes 29 de abril). En cada caso ilustre los vectores campo magnético y responda
26 Tarea 6 parte 3 Sólo para investigar, no se entrega En el texto de Física Vol. 2 de su confianza, investigue sobre la ley de Ampere y fuentes de campo magnético, tales como solenoides, toroides y electro imanes. Adicionalmente busque La definición formal de la unidad de corriente Ampere, la cual puede abordar fácilmente ahora que se ha vuelto experto en corrientes que producen fuerzas magnéticas.
Los extremos iguales de dos imanes rectos se repelen; los extremos opuestos se atraen
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