Interaccion De Campo Magnetico Dentro De Un Solenoide

CAMPO MAGNETICO EN EL INTERIOR DE UN SOLENOIDE

OBJETIVOS

 Medir el campo magnético en el interior de un solenoide

 Estudiar la variación de este campo al cambiar: la intensidad de corriente continua que circula por el solenoide o el numero total de vueltas de este.

 Usar el análisis de mediciones aplicando a un fenómeno lineal y determinar las leyes físicas correspondientes.

 Compara la ley de ampere, correspondiente a un solenoide y sacar las conclusiones derivadas de la comparación anterior.

 Determinar la constante de permeabilidad magnética del medio.

INTRODUCCIÓN

EL CAMPO MAGNÉTICO

Una barra imantada o un cable que transporta corriente pueden influir en otros materiales magnéticos sin tocarlos físicamente porque los objetos magnéticos producen un 'campo magnético'.

Los campos magnéticos suelen representarse mediante 'líneas de campo magnético' o 'líneas de fuerza'.

En cualquier punto, la dirección del campo magnético es igual a la dirección de las líneas de fuerza, y la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio entre las líneas.

En el caso de una barra imantada, las líneas de fuerza salen de un extremo y se curvan para llegar al otro extremo; estas líneas pueden considerarse como bucles cerrados, con una parte del bucle dentro del imán y otra fuera.

En los extremos del imán, donde las líneas de fuerza están más próximas, el campo magnético es más intenso; en los lados del imán, donde las líneas de fuerza están más separadas, el campo magnético es más débil.

Según su forma y su fuerza magnética, los distintos tipos de imán producen diferentes esquemas de líneas de fuerza.

La estructura de las líneas de fuerza creadas por un imán o por cualquier objeto que genere un campo magnético puede visualizarse utilizando una brújula o limaduras de hierro.

Los imanes tienden a orientarse siguiendo las líneas de campo magnético. Por tanto, una brújula, que es un pequeño imán que puede rotar libremente, se orientará en la dirección de las líneas.

Marcando la dirección que señala la brújula al colocarla en diferentes puntos alrededor de la fuente del campo magnético, puede deducirse el esquema de líneas de fuerza.

Igualmente, si se agitan limaduras de hierro sobre una hoja de papel o un plástico por encima de un objeto que crea un campo magnético, las limaduras se orientan siguiendo las líneas de fuerza y permiten así visualizar su estructura.

Los campos magnéticos influyen sobre los materiales magnéticos y sobre las partículas cargadas en movimiento.

En términos generales, cuando una partícula cargada se desplaza a través de un campo magnético, experimenta una fuerza que forma ángulos rectos con la velocidad de la partícula y con la dirección del campo.

Como la fuerza siempre es perpendicular a la velocidad, las partículas se mueven en trayectorias curvas.

Los campos magnéticos se emplean para controlar las trayectorias de partículas cargadas en dispositivos como los aceleradores de partículas o los espectrógrafos de masas.

CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UNA CARGA PUNTUAL MÓVIL

El campo creado por una carga puntual consiste cuando una carga Q se desplaza con una velocidad V se produce un campo magnético B en el espacio cuya función viene dada por : Donde r es un vector unitario y MIU0 es la constante de permeabilidad del espacio libre.

La característica del campo magnético de una carga móvil son :

 La magnitud del campo magnético y la velocidad V varía inversamente al cuadrado de la distancia de la carga al punto del campo R.

 La dirección del campo magnético B es perpendicular a la velocidad y al vector. Para calcular la dirección se utiliza la regla de la mano derecha cuando la velocidad gira hacia el radio.

CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR CARGAS PUNTUALES MÓVILES

Cuando una carga puntual q se mueve con velocidad v, se produce un campo magnético B en el espacio dado por

En donde r es un vector unitario que apunta desde la carga q al punto del campo P y m es una constante de proporcionalidad llamada permeabilidad del espacio libre.

El campo magnético creado por una carga móvil tiene las siguientes características :

1. La magnitud B es proporcional a la carga q y a la velocidad v y varía inversamente con el cuadrado de la distancia desde la carga al punto del campo.

2. El campo magnético es cero a lo largo de la línea de movimiento de la carga. En otros puntos del espacio es proporcional al senq , siendo q el ángulo formado por el vector velocidad v y el vector r desde la carga al punto del campo.

3. La dirección B es perpendicular a ambos, la velocidad v y el vector r. Posee la dirección dada por la regla de la mano derecha cuando v gira hacia r.

SOLENOIDE: hilo metálico arrollado que, recorrido por una corriente eléctrica, se comporta como un imán.

Historia: Aunque las características esenciales de los imanes se conocían desde la antigüedad, las propiedades magnéticas de la materia no fueron estudiadas hasta comienzos del siglo XIX.

En 1819, el danés Christian Oersted demostró que un hilo conductor recorrido por una corriente eléctrica desviaba una aguja magnética, por lo que el hilo actuaba como un imán. El año siguiente, el francés André Ampère asistió a una reproducción del experimento de Oersted y dedujo la primera teoría del electromagnetismo, estableciendo las fórmulas que permiten el cálculo de las fuerzas entre conductores.

Descripción: Cuando se sitúa una aguja imantada cerca de un solenoide, es desviada de modo que su dirección tienda a ser paralela al eje de las espiras del solenoide.

Desplazando la aguja alrededor de la bobina, o espolvoreando limaduras de hierro sobre un plano que atraviesa la bobina, es posible dibujar las líneas de fuerza del campo magnético creado por el solenoide.

Cuando el solenoide tiene la forma de un cilindro muy largo, el campo magnético en el interior del mismo es prácticamente uniforme lejos de sus extremos, paralelo al eje del solenoide y proporcional

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