CAPITULO 8

CAPITULO 8

1. “CAMPO MAGNÉTICO”

   • LÍNEAS DE INDUCCIÓN MAGNÉTICA
     • CAMPO MAGNETICO
       • DESCUBRIMIENTO DE OERSTED Y AMPERE
         • POLOS MAGNETICOS
           • Los imanes naturales son de dos tipos:
             • a) los que se encuentran en un trozo de material llamado magnetita (o las barras de imán permanente),
               • Si cogemos un pedazo de magnetita en forma de aguja y se suspende libremente de modo que pueda girar alrededor de un eje vertical, observamos que la aguja se orienta aproximadamente en la misma dirección Norte-Sur geográfica de la Tierra,
                 • Cuando existe un movimiento relativo del imán, se va a producir una fuerza magnética sobre el material B el cual tiene cargas positivas Q; si no hay movimiento relativo, la fuerza es cero
                   • Excepción.- En la figura 8.3b el imán permanece estático pero debido a las fuerzas electrostáticas (no son fuerzas magnéticas) entre el cuerpo (B) y el imán existe una fuerza electrostática de atracción.
             • b) el imán natural que posee la Tierra. Estos materiales magnéticos tienen la propiedad de atraer al hierro no imanado,
               • Si a un imán que tiene polos norte y sur lo dividimos en dos partes, en cada una de las partes nuevamente se forman los polos norte y sur, y si seguimos dividiendo, cada pedazo estará constituido por los dos polos magnéticos norte y sur (figura 8.2). Es imposible obtener monopolos magnéticos.
         • Oersted:
           • Descubrió que una corriente que circula por un alambre puede generar un campo magnético; de tal forma que, si le acercamos una aguja imantada el cual puede girar alrededor de su eje, y le ponemos frente a un alambre conductor en forma de espiras
             • El trabajo de Oersted demostró que el movimiento de cargas eléctricas puede producir efectos magnéticos.
             • Ampere:
               • 1.- Los fenómenos magnéticos proceden de las fuerzas originadas entre cargas eléctricas en movimiento
                 • 2.- La posibilidad de que las propiedades magnéticas de la materia fueron consecuencia de minúsculas corrientes atómicas fue sugerida por primera vez por Ampere en 1820.
       • Campo de inducción magnética B.-
         • “Decimos que existe un campo magnético en un punto, si se produce una fuerza (aparte de la que se deba al campo eléctrico) sobre una partícula cargada que se mueva a través de dicho punto”.
           • 1. La creada por un imán permanente y el magnetismo natural de la Tierra
           • 2. La creada por una corriente eléctrica i, circulando por un alambre
           • Características de la fuerza magnética (cuando existe movimiento relativo)
             • Consideremos a la carga 0 q moviéndose con una velocidad υ a través de un campo de inducción magnética B, y citaremos tres características fundamentales como sigue:
               • a) La fuerza F, es directamente proporcional a la carga ( 0 q ) de la partícula
               • b) La fuerza F, es directamente proporcional a la magnitud de la velocidad (v)
               • c) La fuerza F, es siempre perpendicular a la velocidad en toda la trayectoria de la partícula.
               • Definición de la dirección de B
                 • Consideremos una carga de prueba q+ 0 q desplazándose con una velocidad arbitraria v por un punto P
                   • Si obra sobre ella una fuerza F que la desvíe lateralmente, afirmaremos que existe un campo magnético en el punto P y definimos la inducción magnética B de este campo en función de F, 0 q y v.
                     • En otras palabras se define la dirección de B cuando la fuerza F es cero, entonces la dirección de B es la misma de la dirección de la velocidad  (figura 8.5 b).
                   • Si variamos la dirección de  (sin cambiar su magnitud) a lo largo de la trayectoria en algún punto P, encontramos que, la magnitud de la fuerza cambia, aún cuando F se conserva siempre perpendicularmente a . Para una cierta dirección y sentido de  (y también para el sentido opuesto de ) la fuerza F se anula, definimos esta dirección como la dirección de la inducción magnética B.
                 • Magnitud de B
                   • Una vez encontrada la dirección de B, ya podemos orientar a  de tal manera que la carga de prueba se mueva perpendicularmente a B. Encontraremos que la fuerza F es entonces máxima, y definiremos la magnitud de B midiendo la magnitud de esa
                     • la fuerza F producida por el campo magnético externo B sobre la carga 0,a carga se mueva con una velocidad υ . Si una partícula cargada
                       • Consideremos esta dirección de B ,su magnitud y su dirección pero no su sentido),Si una carga de prueba qo positiva se dispara con una velocidad v por un punto P y si obra una fuerza ,F sobre la carga que se mueve, hay una inducción magnética B en el punto P, siendo B el vector que satisface la relación, y se presenta en la ecuación .
                       • A la ecuación (8-2) se llama a veces la relación de Lorentz
     • Se muestran las líneas de inducción magnética para, un imán permanente (recto), un alambre conductor de corriente i, y de una espira que lleva una corriente i.
       • b) Entran al polo sur.
         • a) Salen del polo norte.
           • d) Su concentración por unidad de área (densidad de líneas de inducción) es proporcional a la magnitud del campo magnético B.
             • e) La tangente a una línea de inducción en un punto cualquiera da la dirección de B en ese punto
               • Cuando la corriente entra al plano en forma perpendicular, se representa con una x. Cuando la corriente sale del plano en forma perpendicular, se representa con un punto
         • c) No se cruzan entre sí.
     • FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR
       • Una corriente i, es un conjunto de cargas en movimiento, esperamos que también ejerza una fuerza lateral sobre un alambre que lleva corriente,longitud l que lleva una corriente i y que está colocado en un campo magnético B.
         • La corriente i en un alambre de metal es transportada por los electrones libres (o de conducción) siendo n el número de electrones por unidad de volumen del alambre
           • Siendo, Vd la velocidad de arrastre de los electrones y el valor de (nAe Vd) igual a la corriente i. Reemplazando valores e integrando nos da la ecuación
           • Que sirve para calcular la fuerza que produce un campo magnético externo sobre el alambre que lleva una corriente i:
       • MOMENTO DE TORSION SOBRE UN LAZO DE CORRIENTE EN UN CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME
         • Dipolo magnético.-
           • Momento de dipolo magnético ()
             • De la ecuación (8-4), el momento de dipolo magnético lo representamos con el símbolo μ y es igual a:
           • Muestra una espira rectangular de alambre de longitud b y de anchura a colocada en el plano xy,
             • se encuentra en un campo uniforme de inducción magnética B
             • el área que describe la espira está en forma normal a la dirección del campo magnético B.
             • n es un vector normal que se encuentra perpendicular al plano xy
             • El vector dl, en las cuatro secciones de la espira se dibuja en la misma dirección que circula la corriente i
               • La fuerza total en la espira es igual a cero (F = 0), debido a que el campo de inducción magnético B es constante.
               • la dirección de las fuerzas F1, F2, F3 y F4 se dibujan
               • Debido a que estas fuerzas son iguales y opuestas se genera un torque (t) en la espira
                 • Se encuentran las fuerzas F2 y F4 sobre el lado a de la espira.
                 •  = Fx , siendo F = fuerza actuante en la espira, x = distancia, x = a/2. El torque total () sobre la sección de alambre a de la espita es: = 2 + 4

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