FUERZA MAGNETICA SOBRE UNA CORRIENTE ELECTRICA

FUERZA MAGNETICA SOBRE UNA CORRIENTE ELECTRICA

Objetivo: comprender el origen de la fuerza resultante de la interacción del campo magnético sobre una corriente, así como la aplicación de las ecuaciones para diferentes problemas
Introducción

Cuando se ejerce una fuerza sobre una partícula con carga y esta se encuentra en movimiento a través de un campo magnético, este mismo efecto se presenta en un alambre o cable que transporta una corriente, este también experimenta una fuerza cuando interactúa con un campo magnético. La corriente es un conjunto de partículas con cargas en movimiento la suma vectorial de las fuerzas individuales ejercidas sobre todas las partículas con cargas que conforman la corriente dan como resultado la fuerza resultante ejercida por el campo sobre el alambre

-Desarrollo

Para demostrar la acción de una fuerza magnética sobre un conductor usaremos un ejemplo el cual consiste en colgar un conductor entre los polos de un iman como se muestra en la figura a). El campo magnético está dirigido hacia la página y abarca la región entre las líneas sombreadas. Cuando la corriente en el alambre es igual a cero, el alambre se mantiene vertical, como se puede ver en la figura b). Sin embargo, cuando el alambre conduce una corriente hacia arriba, como se ve en la figura c), el alambre se flexiona hacia la izquierda. Si se invierte la dirección de la corriente, como muestra la d), el alambre se flexiona hacia la derecha.

[pic 1]

 [pic 2][pic 3][pic 4]

[pic 5]

Conviene cuantificar esta explicación considerando un segmento recto de alambre de longitud L y de área de sección transversal A, que conduce una corriente I en un campo magnético uniforme , según se ve en la figura e). La fuerza magnética que se ejerce sobre una carga q en movimiento, con una velocidad de arrastre  , es igual a  x . . Para encontrar la fuerza total que actúa sobre el alambre, multiplique la fuerza  x  ejercida sobre una carga por el número de cargas en el segmento. Ya que el volumen del segmento es AL, el número de cargas en el segmento es igual a nAL, siendo n el número de cargas por unidad de volumen. Por esto, la fuerza magnética total sobre el alambre de longitud L es [pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]

[pic 12]

Es posible escribir esta expresión de una forma más conveniente al sustituir el valor de la corriente en el alambre que es igual a .Debido a eso,[pic 13]

[pic 14]

donde  es un vector que apunta en la dirección de la corriente I y que tiene una magnitud igual a la longitud L del segmento. Observe que esta expresión se aplica sólo a un segmento de alambre recto en un campo magnético uniforme. [pic 15]

Ahora considere un segmento de alambre de forma arbitraria de sección transversal uniforme en un campo magnético, según se observa en la figura f). De la ecuación anterior se concluye que la fuerza magnética que se ejerce sobre una longitud ds de un pequeño segmento de vector en presencia de un campo  es igual a [pic 16]

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