Video 1
Video 2
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Presentación de la ley de Biot – Savart,
magnetismo en un cable infinito, bobina o solenoide, en el siguiente video.
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https://youtu.be/Oe-bbFsyFuE
CAMPO MAGNÉTICO
Para determinar la
intensidad del campo magnético se define el vector campo magnético o inducción magnética,
B.
Supongamos que en
una región del espacio existe un campo magnético y que en ella situamos una
carga de prueba q. Experimentalmente comprobamos que:
— Si la carga está
en reposo, no actúa ninguna fuerza sobre ella.
— Si la carga se mueve
con una velocidad v, experimenta una fuerza magnética con
las siguientes características:
• Es proporcional al valor de la carga, |q|
• Es perpendicular a la velocidad v.
• Su modulo depende de la dirección de la velocidad: si el vector v tiene una cierta dirección, la fuerza magnética
es nula; si el vector v es perpendicular a la dirección anterior, la fuerza magnética es máxima.
A partir de lo
anterior se define el vector inducción magnética, B, en un punto del espacio:
— Su dirección es
la del movimiento de las cargas sobre las que la fuerza magnética es nula.
— Su sentido se
determina mediante la regla de la mano derecha. Esta regla es aplicable a
cargas positivas.
Si la carga es negativa, la fuerza actúa
en la misma dirección, pero en sentido contrario.
|
F = fuerza magnética
v = velocidad de la carga
α = ángulo que forman los vectores v y B
|
— Su modulo es:
La unidad de inducción magnética
en el SI es el tesla (T).
La inducción magnética es de 1 T cuando la fuerza que actúa
sobre una carga de 1 C, que se desplaza con una
velocidad de 1 m/s perpendicularmente
a B,
es de 1 N.
Ley de Biot – Savart ;
Magnetismo en un
cable infinito
Solenoide: Teorema de Ampere
La fuerza centrípeta: Fuerza de
Lorentz
Tarea:
Calcula la fuerza que un campo
magnético de 2 ∙10-4T ejerce sobre una carga
eléctrica de
+1 μC que
se mueve perpendicularmente al campo con una velocidad de 104m/s.
Un electrón penetra en un campo
magnético uniforme de 10-3T con una velocidad de 3 ∙ 107m/s
perpendicular al campo.
Calcula: a. la fuerza que actúa sobre el electrón; b. el radio de la órbita
circular
que describe. (Carga y masa del
electrón: -e = -1,6 ∙ 10-19 C, me = 9,11 ∙ 10-31 kg)
a. La fuerza es perpendicular a
v y
B.
Su sentido es el contrario al que determina la regla
de la mano izquierda, pues la
carga es negativa. Su modulo vale:
b. El electrón seguirá un
movimiento circular uniforme cuyo radio será:
Un solenoide formado por 350 espiras tiene una longitud de 24 cm. Calcula la inducción
magnética en su interior si la
intensidad de la corriente que circula por él es de 2 A.
Clase 2
Espectrómetro de masas
El espectrómetro de masas
constituye un medio excelente para determinar la existencia de isotopos de un
determinado elemento químico y
su abundancia en la naturaleza. De esta manera se comprobó que el
magnesio natural está compuesto
por un 78,7 % de 24Mg, un 10,1 % de 25Mg y un 11,2 % de 26Mg (donde
24,25,26, son
las masas atómicas respectivas de los isotopos de Mg).
En la cámara de ionización se
ionizan diferentes isotopos de un mismo elemento químico. Los iones obtenidos
tienen diferentes masas,
pero igual carga eléctrica.
— Estos iones, inicialmente en
reposo, son acelerados mediante una diferencia de potencial ΔV. El incremento de energía cinética
de los
iones es igual a su pérdida de energía
potencial eléctrica:
Fuerzas entre
corrientes paralelas
Ampere estudio las fuerzas
magnéticas que ejercen mutuamente dos corrientes paralelas.
Observo que, si las
corrientes eléctricas tenían el mismo sentido, los hilos se atraían; mientras
que, si las
corrientes eran de sentidos contrarios, los hilos se repelían.
Supondremos que la
longitud l de los conductores es mucho mayor que su separación d,
de modo que podamos
aplicar los resultados obtenidos para corrientes indefinidas.
Entonces, el campo magnético
que el conductor 1 crea a una distancia d es:
El vector B1 es
perpendicular al conductor 2. Por tanto, la fuerza que ejerce el conductor 1
sobre el conductor 2 es:
Dos hilos conductores rectilíneos
y paralelos, de gran longitud, están separados 10
cm. Si por ellos circulan
corrientes de 2 A y
5 A en
el mismo
sentido, calcula la fuerza que
se ejercen mutuamente por unidad de longitud y di si es atractiva o repulsiva.
