Campo magnético.
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Campo magnético. Índice Introducción Campo magnético Efectos del campo magnético sobre • Carga puntual móvil (Fuerza de Lorentz) • Conductor rectilíneo • Espira de corriente Fuentes del campo magnético • Carga en movimiento • Conductor rectilíneo • Espira de corriente Introducción Primeros fenómenos magnéticos observados en Magnesia → la magnetita (Fe3O4) atraía trozos de hierro. Estudiaremos el magnetismo introduciendo el concepto de campo magnético, que puede ser causado por un imán permanente (como la magnetita), por cargas en movimiento o por un flujo de corriente. Un imán, cualquiera que sea su forma, tiene dos polos magnéticos denominados norte y sur (donde se acumulan una mayor cantidad de limaduras de hierro → la fuerza ejercida por el imán tiene su máxima intensidad). Los polos del mismo nombre se repelen. Los de distinto nombre se atraen. Al partir un imán se obtienen dos nuevos imanes, cada uno con un polo norte y un polo sur ©Ed. Baía Introducción La Tierra se comporta como un imán con los polos magnéticos próximos a los polos geográficos Norte y Sur. Una brújula (una aguja imantada con libertad de giro) se orienta en la dirección Norte-Sur geográfica. Por convenio, al polo de un imán que apunta hacia el polo Norte geográfico se le llama norte magnético. Al que apunta hacia el sur geográfico se le llama sur magnético. Orientación de una brújula ©Ed. Santillana Representación del campo magnético de la Tierra Polos de un imán. Introducción Experimento de Oersted: Hans Christian Oersted (1777-1851) observó que al igual que un imán, una corriente eléctrica que circula por un cable desvía la aguja de una brújula, que tiende a orientarse perpendicularmente al cable. ©Ed. Santillana ©Ed. Reverté Dado que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos, el experimento de Oersted puso de manifiesto la relación entre electricidad y magnetismo → electromagnetismo Campo magnético Se denomina campo magnético la región del espacio perturbada por la presencia de un imán o una corriente eléctrica (el experimento de Oersted indica que las cargas eléctricas en movimiento se comportan como un imán). Su existencia se pone de manifiesto por su efecto sobre otros imanes (p. ej., orienta una brújula) o cargas en movimiento. El campo magnético en cada punto del espacio se expresa mediante un vector , denominado inducción magnética o densidad de flujo. Se representa gráficamente mediante las llamadas líneas de inducción de un modo semejante a como se representa el campo eléctrico mediante las líneas de campo, pero las líneas de inducción son siempre Línea de inducción cerradas. La dirección del vector en un punto es tangente a la línea de inducción que pasa por ese punto. Por convenio, las líneas de inducción entran por el polo sur y salen por el polo norte. ©Ed. Santillana Fuerza de Lorentz Acción del campo magnético sobre una carga eléctrica puntual en movimiento • Si una carga q penetra en un campo de inducción magnética con una velocidad , se observa, experimentalmente, que sobre la carga aparece una fuerza de módulo proporcional al valor de la carga y de la velocidad, así como del ángulo que forman los vectores y • El módulo de esta fuerza se escribe • El sentido de Fm depende del signo de q v xB B α v Producto vectorial ©Ed. Santillana Fuerza de Lorentz Acción del campo magnético sobre una carga eléctrica puntual en movimiento (cont.) • La unidad de inducción magnética en el SI es el Tesla [N/(A · m)] • Si en la región hay un campo magnético y un campo eléctrico, la fuerza es ©Ed. Reverté Determine el vector de fuerza magnética sobre la carga en las tres configuraciones Solución en la última transparencia Fuerza de Lorentz Aplicación: selector de velocidades Las fuerzas eléctrica y magnética se compensan si se seleccionan adecuadamente los valores, direcciones y sentidos de los campos eléctrico y magnético. ©Ed. Reverté Sólo las partículas que lleven esta velocidad atravesarán el espacio, independientemente de cuáles sean su masa y su carga. Acción de B sobre una carga puntual Movimiento de una carga puntual en el seno de un campo magnético uniforme La fuerza magnética Fm es perpendicular a la velocidad y actúa como fuerza centrípeta, obligando a la partícula a describir un movimiento circular uniforme. Ésta puede quedar así confinada en el campo magnético. ©Ed. Reverté v ©Ed. Edelvives ©Ed. Santillana Un haz de electrones ioniza el gas contenido en el tubo, produciendo un destello que permite ver su trayectoria La velocidad forma un ángulo con B ©Ed. Edelvives La velocidad es perpendicular al campo B ©Ed. Reverté Fotografía (de cámara de niebla) de la trayectoria helicoidal de un electrón en un campo magnético Acción de B sobre un conductor rectilíneo ©Ed. Reverté ©Ed. Reverté Segmento de alambre de longitud L que transporta una corriente de intensidad I ©Ed. Reverté Fuerza magnética sobre un segmento de alambre portador de corriente en un campo magnético ©Ed. Reverté A Acción de B sobre una espira ©Ed. Reverté Fuerza de Lorentz Soluciones
