Electromagnetismo

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERI DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANA

PROFESOR: BACHILLERES:

FRANCISCO MARCANO MOYA MIGUEL

DAVID MILLAN

VICTOR QUIJADA

3er SEMESTRE

INGENIERÍA MECÁNICA

“A”

CARÚPANO, JULIO 2012

INDICE

Introducción…….………………………………………………………………………1

1 Campo magnético…………………………………………………………………..2

Expresión del campo magnético en función a la fuerza magnética…………2

Unidades del campo magnético en el S.I………………………………………2

Propiedades de la fuerza magnética sobre una carga que se mueve en un campo magnético………………………………………………………………….3

Diferencias entre la fuerza magnética y la fuerza eléctrica…………………..3

La fuerza magnética sobre un conductor por el que circula una corriente….3

Movimiento de una partícula cargada dentro de un campo magnético uniforme…………………………………………………………………………….5

Ley de Biot-Savart…………………………………………………………………6

Expresión de esta ley……………………………………………………………...6

Cantidades o constituyentes que integran esta ley ……………………………6

La fuerza magnética……………………………………………………………….7

Ley de Ampére……………………………………………………………………..8

Definición de solenoide……………………………………………………………8

El campo magnético de un solenoide……………………………………………8

El experimento de Faraday……………………………………………………….9

La ley de inducción de Faraday…………………………………………………..9

La ley de Lenz…………………………………………………………………….10

Ejercicios resueltos……………………………………………………………….11

Anexos……………………………………………………………………………..15

Conclusión…………………………………………………………………………20

BibliografÍa…………………………………………………………………………21

INTRODUCCIÓN

Los campos eléctricos y los campos magnéticos están inextricablemente entrelazados formando a su vez lo que se conoce como ELECTROMAGNETISMO el cual a su vez está constituido o estructurado sobre las cuatro leyes fundamentales del mismo, las cuales conjuntamente se les conoce como las ecuaciones de maxwell, estas leyes son:

La ley de Biot Savart.

La ley de Ampére.

La ley de inducción de Faraday.

La ley de Lenz

DESARROLLO

Es el espacio en el cual se manifiestan los efectos magnéticos, dicho de otra forma este también se puede definir como el vector que satisface para todas las velocidades (v= constante) de q, la ecuación vectorial

Fm = q V x B

Donde Fm es el vector que representa a la fuerza magnética ejercida sobre la carga q, v es el vector que represente la velocidad de q y B es el campo magnético exterior en el cual se encuentra q.

El vector Fm es el resultado del producto vectorial del vector velocidad y el vector campo magnético multiplicado por el escalar q, por lo tanto su módulo, dirección y sentido están determinados por las reglas del producto vectorial, el módulo de Fm es:

Fm = q v B sen ѳ

Donde ѳ es el ángulo entre B y V

El vector Fm es perpendicular al plano formado por B y V, y el sentido de este se determina por la regla de la mano derecha.

Es importante resaltar que un campo magnético rodea a cualquier sustancia magnética, así como también que los campos magnéticos y eléctricos están inextricablemente entrelazados formando lo que se conoce como electromagnetismo.

La fuerza magnética se puede escribir de la siguiente forma:

FB = q V x B donde B = (FB )/QV

1.2. De la ecuación obtenida anteriormente podemos obtener las unidades en

el SI para el campo magnético

B = (FB )/QV → B = = (N )/(C m/s) = (N )/(A m) =T

la magnitud de FB de la fuerza magnética ejercida sobre la particular es proporcional a la carga q y a la velocidad v de dicha partícula

.

La magnitud y la dirección de FB dependen de la velocidad de la partícula, de la magnitud y de la dirección de campo magnético.

Cuando una partícula cargada se mueve paralela al vector de campo magnético la fuerza magnética que actúa sobre la partícula es cero, esto se debe a que el producto vectorial de dos vectores paralelos es cero

.

La fuerza magnética es perpendicular al plano formado por V y B cuando los vectores de velocidad y campo magnético forman un ángulo diferente de cero

.

La fuerza magnética ejercida sobre una carga positiva está en la dirección opuesta a la dirección de la fuerza magnética ejercida sobre una carga negativa que se mueve en la misma dirección.

La magnitud de la fuerza ejercida sobre la partícula en movimiento es proporcional al sen ѳ.

La fuerza eléctrica actúa en la dirección del campo eléctrico, en tanto que la fuerza magnética es perpendicular al campo magnético.

La fuerza eléctrica actúa sobre una partícula cargada independientemente de si la partícula está en movimiento, mientras que la fuerza magnética actúa sobre una partícula cargada solo cuando dicha partícula esta en movimiento

La fuerza eléctrica efectúa trabajo al desplazar una partícula cargada, en tanto que la fuerza magnética asociada con un campo magnético estable no trabaja cuando se desplaza una partícula.

2) debido que una corriente I no es más que un flujo de electrones, es decir, cargas en movimiento, y además una corriente crea a su alrededor un campo magnético B entonces por la definición de corriente, un campo magnético exterior produce una fuerza sobre un conductor que transporta una corriente I.

Esta fuerza la podemos calcular debido a que ya conocemos la expresión de la fuerza que un campo magnético B ejerce sobre una carga en movimiento, es decir; Fm = q V x B la cual es la fuerza magnética que se ejerce sobre una carga q que se mueve a una velocidad Vd

Si tomamos un conductor de longitud l y de sección transversal A, por el cual circula una corriente I y supongamos dicho conductor colocado perpendicularmente en un campo magnético B (figura 1).

Para determinar la fuerza total que actúa sobre el alambre se multiplica la fuerza que se ejerce sobre una carga por el numero de cargas en el segmento, debido a que el volumen del segmento es AL, el numero de cargas en el segmento es Nal, donde n es el numero de cargas por unidad de volumen, de lo anterior podemos obtener que:

FB = (q V x B) n A L → FB = I L x B

Donde L es el vector que apunta en la dirección de la corriente I y tiene magnitud igual a la longitud L del segmento, debido a que lo anterior solo se aplica a segmentos rectos de alambres en un campo magnético uniforme es necesario obtener una identidad o ecuación que se pueda aplicar a longitudes de alambres de forma arbitraria y de sección transversal en un campo magnético, de lo anterior se deduce que la fuerza magnética sobre un pequeño segmento de vector de longitud ds en presencia de un campo B es:

DfB = I ds x B

Luego para calcular la fuerza total que actúa sobre un segmento de alambre de forma arbitraria o “irregular” se procede integrando la ecuación obtenida con anterioridad, es decir,

FB = ∫_a^b▒〖ds x B〗

Donde a y b representa las limitaciones del alambre o los extremos del mismo, después de esto podemos obtener dos casos para la ecuación anterior, para las cuales B se considera constante en magnitud y dirección.

Caso 1: un alambre curvo que conduce una corriente I y está ubicado en un campo magnético uniforme, y por esto B puede sacarse de la integral.

[∫_a^b▒ds]x

...