MAGNETISMO

Grecia 800 A.C. Ciudad de Magnesia

Actualmente se sabe que dichas «piedras» están constituidas por oxido de hierro (magnetita) y se denominan «imanes naturales»

También existen imanes artificiales (construidos con trozos de hierro)

Características:

Poseen polos

Los polos opuestos se atraen Los polos iguales se repelen

No es posible aislar los polos de un imán

¿Cómo se determinan los polos de un imán?

Esta propiedad, se aplica en las brújulas(pequeño imán, que se orienta según el campo magnético terrestre)

RELACION ENTRE MAGNETISMO Y ELECTRICIDAD

Experimento de Oersted (1820)

Al no existir corriente eléctrica, la aguja se orienta de N-S, paralela al alambre Al bajar el interruptor, se establece una corriente eléctrica La aguja se orienta en dirección perpendicular a la corriente eléctrica

Una corriente eléctrica (cargas en movimiento) es capaz de producir efectos magnéticos

CONSECUENCIAS Y ANALISIS El experimento de Oersted relaciona la electricidad y el magnetismo, surge

así el electromagnetismo

El hecho de que cargas eléctricas en movimiento generen un campo magnético nos lleva a concluir que el origen del magnetismo se encuentra al interior de la materia, en el movimiento de los electrones

Todo electrón que gira es un imán diminuto, un par de electrones que giran en el mismo sentido forman un imán mas fuerte, por lo tanto, un átomo puede ser considerado un pequeño imán

EL CAMPO MAGNETICO Visualización:

Se representan por medio de líneas orientadas de norte a sur Mayor densidad de líneas campo magnético más intenso

EL VECTOR CAMPO MAGNÉTICO

DIRECCION Y SENTIDO: El vector campo magnético en un punto se obtiene trazando la tangente a la línea de campo magnético que pasa por ese punto.

Ejemplo: en el diagrama, dibuja el campo magnético en C y D

• Cuando una carga penetra en un campo magnético sufre la acción de una fuerza magnética

• La magnitud de esta fuerza está dada por la siguiente relación

F = q B v senθq= carga [C]v= velocidad [m/s]B= campo magnético [T]

• La relación anterior permite determinar la magnitud y la unidad de medida para el campo magnético

F N NB = = (T)

mqv AmC

s

• La dirección y sentido del campo magnético se obtienen por la regla de la mano izquierda

OJO:

Una carga, cuya velocidad es paralela al campo magnético, NO EXPERIMENTA fuerza magnética

EJEMPLOS:

EJEMPLOS1.- En los siguientes casos, determina la dirección de la fuerza magnética

2.- Un electrón, tiene una rapidez de 5x106 [m/s], e ingresa a un campo magnético cuya intensidad es de 2x10-2 [T].Determina la magnitud de la fuerza magnética sobre el electrón e indica su dirección y sentido

2.- Una carga de 2 μC ingresa en un campo magnético de 3x10-2 T, con una rapidez de 5x106 [m/s]

3.- El electrón de la figura tiene una rapidez de 2x107 [m/s] cuando penetra en un campo magnético cuya magnitud es de 3x10-2 [T] según la figura:

EJERCICIOS1.- Un protón penetra en un campo magnético de 3x10-2 [T] con una rapidez de 6x107[m/s], según la figura. Determina la fuerza magnética sobre el protón

2.- Una carga de 20 μC se mueve con una velocidad de 3x105 [m/s] cuando ingresa en un campo magnético, cuya magnitud es de 4 [μT]. Determina la fuerza magnética sobre la carga

3.- Una carga negativa de 3 μC , que se mueve con una rapidez de 1,5x106 m/s ingresa a un campo magnético, cuya magnitud es de B= 10-2 T. Determina la fuerza magnética sobre dicha carga

4.- Un electrón se mueve con una velocidad de 5x107m/s, ingresa en un campo magnético, cuya intensidad es de 4x10-2 T. Determina la fuerza magnética sobre el electrón

TRAYECTORIA DE UNA PARTICULA EN UN CAMPO MAGNÉTICO:

EJEMPLO:

1.- Un protón se mueve en un campo magnético de 0,5 T, describiendo una circunferencia de 80 cm de radio. Determina:a) La velocidad lineal del protónb) El periodo del movimiento

EJERCICIO

Un electrón tiene una rapidez lineal de 2x106 m/s cuando se mueve en un campo magnético de 2x10-3 T. Determina:c) El radio de la trayectoria del electrónd) La frecuencia del movimiento circular

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR Así como una carga experimenta una fuerza magnética al moverse dentro

de un campo magnético

Un grupo de cargas que se mueven (corriente eléctrica) dentro de un conductor al interior de un campo magnético, también experimentaran una fuerza magnética

Si el conductor formase un ángulo con el campo magnético tendríamos la siguiente expresión para la fuerza sobre el conductor:

La expresión anterior permite determinar la fuerza magnética sobre un conductor por el cual circula un grupo de cargas

EJEMPLO: Según la figura, determina la fuerza magnética resultante sobre el alambre

EJERCICIOS:

1.- Según la figura, determina la fuerza magnética resultante sobre el conductor

2.-Un protón se ingresa perpendicularmente a un campo magnético de 18 T con una rapidez de 2,7x106 m/s. Determina el radio de la trayectoria descrita por el protón

3.- Un conductor de 30 cm de longitud, se encuentra suspendido horizontalmente dentro de un campo magnético de B=0,1 T.

a) Si se hace circular una corriente de i=10 A de C a D, determina la fuerza magnética sobre el conductor

b) Sabiendo que la masa del conductor es de 20 gramos y que la constante de elasticidad del resorte es de K= 20 N/m. Determina la deformación del resorte