FUERZA MAGNETICA

5/11/2018 FUERZA MAGNETICA - slidepdf.com

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FUERZA MAGNETICA

La fuerza magnética es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz

mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnétson producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo qindica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.

Las fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuemagnética entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imaconvencionales existen microcorrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de cammagnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrforman un polo y los de salida el otro polo.

En física, el magnetismo es un fenómeno por el que los materiales ejercen fuerzas de atracco repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentpropiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleacioque comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influenciados,mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnét

También el magnetismo tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno dedos componentes de la onda electromagnética, como, por ejemplo, la luz.

Fuerza magnética sobre un conductor

Un conductor es un hilo o alambre por el cual circula una corriente eléctrica. Una corrieeléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo magnétejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante defuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre por el que circula corriente eléctrica Conductor rectilíneo



Tramo de un conductor rectilíneo de longitud l , que transporta una intensidad i y colocadoun campo magnético B La figura adjunta muestra un tramo de alambre de longitud que lleva una corriente y que ecolocado en un campo magnético Para simplificar se ha orientado el vector densidadcorriente de tal manera que sea perpendicular a .

La corriente en un conductor rectilíneo es transportada por electrones libres, siendo número de estos electrones por unidad de volumen del alambre. La magnitud de la fuerza me

que obra en uno de estos electrones está dada por;

por ser y siendo la velocidad de arrastre: . Por lo tanto,

La longitud del conductor contiene electrones libres, siendo el volumen de la sección

conductor de sección transversal que se está considerando. La fuerza total sobre electrones libres en el conductor y, por consiguiente, en el conductor mismo, es:

Ya que es la corriente en el conductor, se tiene:

Las cargas negativas que se mueven hacia la derecha en el conductor equivalen a carpositivas moviéndose hacia la izquierda, esto es, en la dirección de la flecha verde. Para unaestas cargas positivas, la velocidad apuntaría hacia la izquierda y la fuerza sobre el conduc

apunta hacia arriba saliendo del plano de la figura. Esta misma conclusióndeduce si se consideran los portadores de carga negativos reales para los cuales apunta hla derecha, pero tiene signo negativo. Así pues, midiendo la fuerza magnética lateral obra sobre un conductor con corriente y colocado en un campo magnético, no es posible sasi los portadores de corriente son cargas negativas moviéndose en una dirección o carpositivas que se mueven en dirección opuesta.

http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_de_corriente



http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cable.png





























La ecuación anterior es válida solamente si el conductor es perpendicular a . Es posexpresar el caso más general en forma vectorial así:

siendo un vector (recorrido) que apunta a lo largo del conductor en el sentido de la corrieEsta ecuación es equivalente a la relación y cualquiera de las dos puede tomarse coecuación de definición de

Obsérvese que (no representado en la figura) apunta hacia la izquierda y que la fue

magnética apunta hacia arriba saliendo del plano de la figura.

Esto concuerda con la conclusión a que se llegó al analizar las fuerzas que obran en portadores de carga individuales

Conductor no rectilíneo

Si se considera solamente un elemento diferencial de un conductor de longitud , la fuerza

puede encontrarse mediante la expresión

Considérese, por ejemplo, un alambre de la forma mostrada en la figura, que lleva una corriei y se encuentra en el seno de un campo magnético uniforme de inducción magnética salie

del plano de la figura tal como lo muestran los puntos. La magnitud de la fuerza sobre c tramo recto está dada por:

y apunta hacia abajo tal como lo muestran los vectores coloreados de verde. Un segmento

alambre de longitud en el arco experimenta una fuerza cuya magnitud

y cuya dirección es radial hacia O, que es el centro del arco. Solamente la componente haabajo de esa fuerza es efectiva, porque la componente horizontal es anulada por ucomponente directamente opuesta proveniente del correspondiente segmento de arco aderecha de O. En consecuencia, la fuerza total sobre el semicírculo de alambre alrededor dapunta hacia abajo y

Entonces, la fuerza total será:



Fuerza entre imanes

Inicialmente se trató de modelizar la fuerza magnética entre imanes naturales por

expresión del tipo: Donde:

son las "masas magnéticas" o "cargas magnéticas" que dependerían del tamaño de imanes.

la distancia media entre los polos.

Sin embargo, la anterior expresión sólo resulta útil para casos con imanes con for

geométricas sencillas que permitan identificar los polos y que se encuentren convenientemealineados. Otros dos problemas aún más serios son que la forma anterior no es fácilme generalizable a polos desalineados, ni tampoco parece fácil calcular el valor de la "mmagnética" a partir de las características microscópicas del material.

El caracter complejo de la "masa magnética" se refleja entre otras cosas en el hecho de que ve afectado por la temperatura, un material ferromagnético normal deja de ser magnético a temperatura superior a la temperatura de Curie. Lo cual refleja que el efecto magnético deimanes no es una propiedad intrínseca sino un efecto dependiendo de la agitación térmicalos átomos y electrones que configuran internamente el material.

La fuerza entre dos imanes puede calcualrse exactamente si se conoce la densidad corriente equivalente en el interior de los mismos mediante la expresión:

Donde:

, son las densidades de corriente en cada uno de los imanes., son los vectores directores sobre puntos del interior de cada uno de los dos imanes.

V 1,V 2, son los volúmenes ocupados por los dos imanes.

μ es la permeabilidad magnética. Comparando (a) con (b) puede verse que los valores de depende de una manera compleja de la distribuición interna de las corrientes en los dos imanes. Para distancias grancomparadas con el tamaño de los imanes la fuerza dada por (b) puede aproximarse por la fueentre dos dipolos magnéticos: (c)




http://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad_magn%C3%A9tica



http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_magn%c3%a9tica#Equation_a



http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_magn%c3%a9tica#Equation_b






http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_magn%C3%A9tico



http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_magn%c3%a9tica#Eqnref_c













Donde:

, son los momentos dipolares magnéticos de los imanes que son vectores alineados la línea que va desde el polo sur al polo norte del imán.

, son el vector de posición relativa y la distancia entre los imanes.

Para dos imanes alineados esta fuerza resulta ser:

Si los dos momentos están alineados paralelamente (lo cual corresponde a quedos polos de diferente signo estén más próximos) la fuerza es atractiva, en cambio si los imaestán alineados antiparalelamente (con lo cual dos polos del mismo signo serán los más próximla fuerza es repulsiva.

Tipos de materiales magnéticos

Existen diversos tipos de comportamiento de los materiales magnéticos, siendo los principaleferromagnetismo, el diamagnetismo y el paramagnetismo.

En los materiales diamagnéticos, la disposición de los electrones de cada átomo es tal, queproduce una anulación global de los efectos magnéticos. Sin embargo, si el materialintroduce en un campo inducido, la sustancia

adquiere una imantación débil y en el sentido opuesto al campo inductor.

Si se sitúa una barra de material diamagnético en el interior de un campo magnético uniformintenso, esta se dispone transversalmente respecto de aquel.

Los materiales paramagnéticos no presentan la anulación global de efectos magnéticos, poque cada átomo que los constituye actúa como un pequeño imán. Sin embargo, la orientacde dichos imanes es, en general, arbitraria, y el efecto global se anula.

Asimismo, si el material paramagnético se somete a la acción de un campo magnético inductel campo magnético inducido en dicha sustancia se orienta en el sentido del campo magnétinductor.

Esto hace que una barra de material paramagnético suspendida libremente en el seno decampo inductor se alinee con este.

El magnetismo inducido, aunque débil, es suficiente intenso como para imponer al efemagnético. Para comparar los tres tipos de magnetismo se emplea la razón entre el cammagnético inducido y el inductor.



Electromagnetos

Un electroimán es un imán hecho de alambre eléctrico bobinado en torno a un mate

magnético como el hierro. Este tipo de imán es útil en los casos en que un imán debe esencendido o apagado, por ejemplo, las grandes grúas para levantar chatarra de automóviles.

Para el caso de corriente eléctrica se desplazan a través de un cable, el campo resultantedirige de acuerdo con la "regla de la mano derecha." Si la mano derecha se utiliza comomodelo, y el pulgar de la mano derecha a lo largo del cable de positivo hacia el lado negativ"convencional actual", a la inversa de la dirección del movimiento real de los electronentonces el campo magnético hace una recapitulación de todo el cable en la dirección indicpor los dedos de la mano derecha. Como puede observarse geométricamente, en caso debucle o hélice de cable, está formado de tal manera que el actual es viajar en un círculo

continuación, todas las líneas de campo en el centro del bucle se dirigen a la misma direcclo que arroja un 'magnética dipolo ' cuya fuerza depende de la actual en todo el bucle, oactual en la hélice multiplicado por el número de vueltas de alambre. En el caso de ese buclelos dedos de la mano derecha se dirigen en la dirección del flujo de corriente convencionadecir, el positivo y el negativo, la dirección opuesta al flujo real de los electrones), el puapuntará en la dirección correspondiente al polo norte del dipolo. -->

Magnetos temporales y permanentes

Un imán permanente conserva su magnetismo sin un campo magnético exterior, mientras queimán temporal sólo es magnético, siempre que esté situado en otro campo magnético. Inducimagnetismo del acero en los resultados en un imán de hierro, pierde su magnetismo cuandoinducción de campo se retira. Un imán temporal como el hierro es un material adecuado plos electroimanes. Los imanes son hechos por acariciar con otro imán, la grabación, mientque fija en un campo magnético opuesto dentro de una solenoide bobina, se suministra con corriente directa. Un imán permanente puede ser la remoción de los imanes de someter calefacción, fuertes golpes, o colocarlo dentro de un solenoide se suministra con reducción de corriente alterna.

Fuerza magnética sobre una carga en movimiento.Sobre una carga eléctrica en movimiento qatraviese un campo magnético aparece una fuerza denominada Fuerza Magnética. É

modifica la dirección de la velocidad, sin modificar su módulo. El sentido se calcula por la rede la mano derecha (índice = velocidad, mayor = campo, pulgar = fuerza, formando 90 graentre cada uno de los tres dedos). El sentido de la fuerza es para cargas positivas. Si las carson negativas el sentido es el opuesto al obtenido con la re

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica


http://es.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9lice_%28geometr%C3%ADa%29


http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%ADrculo



http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico



http://es.wikipedia.org/wiki/Solenoide






http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%ADrculo





Valor de la fuerza magnética

Fm = q v B sen θ

q = Valor de la carga

v = Velocidad

B = Campo magnético

θ = Angulo entre Fuerza magnética sobre un conductor

Sobre un conductor por el que circula una corriente eléctrica y que se encuentre dentro decampo magnético también aparece una fuerza magnética. El sentido de la fuerza también sepuede calcular por la regla de la mano derecha, considerando a la velocidad de las cargaspositivas en la misma dirección del conductor.

El módulo de la fuerza se calcula como:

I = Intensidad de corriente (en Amper).l = Longitud del conductor dentro del campo. B = Campo magnético



UNIVERSIDAD AUTONOMA BENITO JUAREZ DEOAXACA

PREPARATORIA NUMERO 4

ALUMNAS: MARIELA MARTINEZ ESCOBAR

JUANA HERNANDEZ VAZQUEZ

3ER SEMESTRE GRUPO D

PROFESOR JOSE LUIS GOMEZ ROMERO

SANTO DOMINGO TEHUANTEPEC OAXACA

FUERZA MAGNETICA

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