7 interacciones magneticas
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Interacciones magnéticas
Bibliografía consultada
•Sears- Zemasnky -Tomo II•Fisica para Ciencia de la Ingeniería, Mckelvey•Serway- Jewett --Tomo II
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Según diferentes investigadores, la brújula se utilizaba en la chinaen el Siglo XIII A.C, siendo su invención de origen árabe o hindú
800 A.C. los griegos ya sabían que la magnetita (óxido salino de hierro Fe3O4) tenía la propiedad de atraer piezas de hierro.
INTERACCIÓN MAGNÉTICAINTERACCIÓN MAGNÉTICA
1269, Maricourt descubre que una aguja en libertad en un imán esférico seorienta a lo largo de líneas que pasan por puntos extremos (polos del imán)
NS
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1600: Gilbert descubre que la Tierra es un imán natural
Polo Norte geográfico
Polo Sur geográfico
Angulo de declinación magnética
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1820: Oersted observa una relación entre electricidad y magnetismoconsistente en que cuando colocaba una brújula cerca de un alambre por elque circulaba corriente, la aguja de de la brujula experimentaba unadesviación.
1750: Michell demuestra que la fuerza ejercida por un polo sobre otro esinversamente proporcional a r2.
Al relacionar las fuerzas magnéticas con Polo Norte y Polo Sur magnético, se trató de aislar uno de los polos
Cargas en movimiento producen un campo magnético B
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1830: Faraday y Henry establecen que un campo magnético variable produceun campo eléctrico.
1860: Maxwell establece las Leyes del Electromagnetismo
Siglo XIX: Ampère propone un modelo teórico del magnetismo y define comofuente fundamental la corriente eléctrica.
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Fuerza Magnética sobre una carga en movimiento
x
y
z 1.- El módulo de la fuerza es proporcional al valor de la cargay al módulo de la velocidad con la que se mueve.
2.- La dirección de la fuerza depende de la dirección de dichavelocidad.
3.- Si la carga tiene una velocidad a lo largo de unadeterminada línea de B, la fuerza es nula (v paralela aB).
4.- Sino estamos en el caso (3), la fuerza es perpendicular av y a B
5. - La fuerza depende del signo de la carga.
BvqFB
UnidadesS.I. Tesla (T)
C.G.S. Gauss (G)1 T = 104 G mA
NmCsNT
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7
BvqFB
v
F
-
F
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Fuerza de Lorentz sobre una carga en movimiento
E
B
v
q
BEL amamBvqEqF
Ea E Ba vyB
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Movimiento de una particula cargada en presencia de B uniforme
B
vBvqBvqEqFL
BvqFB
v B
rwmrvmamBvqF cB
22
Bqvmr B
mqw
Bm
qf
2
Frecuencia de ciclotrón
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vvt B
v B a = 0
aBvmq
v
B
Botella de Van Allen
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Selector de Velocidad
BvqEqFL
Fuente
Rendija
xvv,zBB,yEE
yEBvqF
Cuando E=v B 0F
v=cte
BEv
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Espectrografo de masas
Selector de velocidades
inBEv
00 BBE
qm
Bqvmr
in
EBBp
qm in 0
2
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El Ciclotrón
Fuente de tensión AlternaUna fuente de iones en P
Salida de partículas cargadas aceleradas
Polo Norte de un imán
Bm
qf
2 B
qmT
2
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Fuerza magnética sobre un elemento de corriente
BvqF
BvdqFd
dtdqI
BvdtIFd
ldvdt
BldIFd
BldIF
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Fuerza de Lorentz sobre un conductor con velocidad v
BvqEqFL
Inicialmente E=0
Los e del conductor experimentan una fuerza igual a
BveFL
a
b Los e se moverán hacia el extremo inferior, dejando una carga neta positiva en el extremo b. E
vBEyqvBqEFL 0ˆ
las cargas no se desplazan por el conductor Equilibrio
Como E=Cte, se establece una diferencia de potencial entre los extremos ab
inducidafemvBlElldEVVV i
r
rba
b
a
.
movimientoelperduremientrascteVVV ba ,,
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Si el conductor es parte de una trayectoria cerrada conductora, aparece una corriente eléctrica inducida
=Fext
I en presencia de un B experimenta una fuerza
RvlBBl
RBvllB
RVIlBBldIFB
22
Si la barra se desplaza con v=cte, su a=0, existe aplicada sobre ella una fuerza externa
extB FF
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Conclusión: Sobre la barra se induce una fem por movimiento igual a
Se volverá sobre este tema cuando analicemos la Ecuación de Faraday
ldBvVVV iba
.
Fuerza de Lorentz sobre un barra conductora que rota
rvBBv ˆ
lBwdrrBwvBdrVVV iba 2
2
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Momento de Torsión sobre una espira de corriente en un campo B uniforme
Orientación de la espira AnIm ..
Espira
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19
zBB
m
1
2
3
4
BldIF
ydyld,ydyld 3412
xIBazBydyIF 12
xIBazBydyIF 34
xdlcoszdlsenld 23
xdlcoszdlsenld 41
ydlcosBdlsendlcos
Bzyx
Bld
00023
ycosbBIF 23
ycosbBIF 41
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20
ycosbBIF 23
ycosbBIF 41
xIBaF 12
xIBaF 34
0F
Espira no se traslada
Momento de Torsion respecto centro espira
Fr
04123
1
2
3
4
ysenBIabysenFb
2212
ysenBIabysenFb
2234
BmysenBIAysenBIab
1
4
mB
12F
34F
m
Bm
b
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21
m
m
maxsenmB 100 senmB
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qE
qE
Ep
DIPOLO ELECTRICO
d.qp momento dipolar eléctrico
m
nAIm momento dipolar magnético
Bm
DIPOLO MAGNETICO
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BmBnIA Solenoide formado por N Espiras
BmNBnIAN