Magnetismo

INTERACCION MAGNETICA

Estudia la fuerza magnética que actúa sobre una partícula cargada en movimiento situada en el seno de un campo magnético Algunos temas importantes como Interacción del campo magnética sobre carga eléctrica, Vector De Inducción Magnética, Fuerza de Lorentz, Espiras con corriente, Momento bipolar magnético, Fuentes de campo magnético Ley de Ampere, Líneas de inducción magnética.

Interacción del campo magnética sobre carga eléctrica.

Si introducimos una carga eléctrica en el seno de un campo magnético no se detecta acción alguna del campo sobre la carga, pero si ésta se mueve en una dirección que no coincida con la del campo magnético, su trayectoria se curva evidenciando la acción de una fuerza perpendicular a la dirección de la velocidad. La fuerza ejercida sobre una carga en movimiento en el seno de un campo magnético es proporcional a la carga, a su velocidad y a la intensidad del campo magnético (a veces llamado inducción magnética), B. El vector fuerza viene dado por la expresión:

Campo magnético y cargas.

Figura 1.1:

Figura 1.2:

Vector De Inducción Magnética

Para definir cualquier campo magnético primero tenemos que definir la fuerza magnética que actúa sobre una carga. Esta fuerza de origen magnético, no electrostática ni mecánica se le denomina frecuentemente la fuerza de Lorentz. Si a esta fuerza la denominamos F y al ventor de inducción magnética B, este se define como el vector que satisface todas las velocidades V de la carga, quedándonos el producto vectorial que se muestra a continuación: F = q ( V x B )

La dirección y el sentido de la fuerza se obtienen según las fuerzas del producto vectorial. Esta magnitud vectorial llamada B (inducción magnética), caracteriza el campo magnético del mismo modo que el vector E caracteriza el campo eléctrico. Tenemos que el valor del módulo del vector de inducción magnética en un punto se define de la siguiente manera: B = F/ Q.V.sen

Ahora si F se expresa en newton q en culombios y V en metros / segundos, B se mediría en Weber / metro^2. Esto sería la inducción magnética de un campo en el cual una carga de un culombio que se mueva con una componente de velocidad perpendicular al campo igual a un metro / segundo, está sometida a una fuerza de un newton.

Fuerza de Lorentz. Espiras con corriente. Momento bipolar magnético

Según se ve en el tema de Electrostática en el vacío, la fuerza eléctrica sobre una carga puntual en reposo viene dada por Sin embargo, si dicha carga se encuentra en movimiento, la experiencia muestra que se ve sometida a una fuerza adicional. Esta fuerza, que llamaremos fuerza magnética, verifica que es:

• Proporcional a la carga

• Proporcional al módulo de su velocidad

• Perpendicular a la velocidad

Con estas condiciones, la fuerza magnética debe ser de la forma siendo un nuevo campo, conocido como campo magnético. La fuerza total sobre una carga puntual es entonces Esta expresión, que es válida en general, tanto para situaciones estáticas como dinámicas, se denomina Fuerza de Lorentz.

Un conductor cerrado plano se llama espira. Si una espira se coloca en una región del espacio en la que existe un B uniforme, se ve sometida a una fuerza dada por la expresión para la fuerza sobre un conductor no rectilíneo obteniendo en este caso que:

Ya que la suma de todos los vectores dl sobre una trayectoria cerrada es nula. Es decir:

.

La fuerza neta ejercida por un campo B uniforme sobre un circuito cerrado de corriente es nula.

Sin embargo la espira no permanece en reposo ya que el momento ejercido por las fuerzas magnéticas es distinto de cero. Según la ecuación de la dinámica de rotación, este hecho provoca un giro en la espira de modo que la aceleración angular adquirida sea paralela al momento de las fuerzas.

Una espira con corriente en un campo magnético puede experimentar un torque. Este fenómeno es la causa que hace trabajar los motores de corriente directa y el galvanómetro. Imaginémonos una espira rectangular de área A que transporta la corriente I colocada en un campo magnético uniforme

...