Magnetismo
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1 Instituto Tecnológico de Aguascalientes Departamento de Ciencias Básicas Ingeniería Mecánica Electromagnetismo M.C. Miguel Angel Roberto Rodríguez Campos Magnéticos. CAMPOS MAGNÉTICOS. ELECTROMAGNETISMO. Los fenómenos eléctricos y magnéticos tienen su origen en la existencia de la carga eléctrica. La existencia de un campo magnético se debe a las cargas eléctricas en movimiento. CAMPO MAGNÉTICO. Un campo magnético existe en una región del espacio si una carga eléctrica que se mueva ahí experimenta una fuerza (diferente a la fricción) debido a su movimiento. Un campo magnético se puede detectar por el efecto que produce sobre la aguja de una brújula, la cual se alinea en la dirección del campo magnético. Un imán es un cuerpo que posee un campo magnético. Los imanes tienen la propiedad de atraer objetos de hierro, níquel y cobalto. Las regiones en donde se concentra la propiedad de atracción (y de repulsión) reciben el nombre de polos magnéticos. Los polos magnéticos del mismo nombre se repelen y los polos de diferente nombre se atraen. FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO EN EL INTERIOR DE UN CAMPO MAGNÉTICO. Se ha comprobado que la fuerza de origen magnético que actúa sobre una carga que se mueve con una velocidad en el interior de un campo magnético se obtiene por:
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Marco teórico del magnetismo
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Instituto Tecnológico de Aguascalientes Departamento de Ciencias Básicas Ingeniería MecánicaElectromagnetismo M.C. Miguel Angel Roberto Rodríguez Campos Magnéticos.
CAMPOS MAGNÉTICOS.
ELECTROMAGNETISMO.
Los fenómenos eléctricos y magnéticos tienen su origen en la existencia de la carga eléctrica. La existencia de un campo magnético se debe a las cargas eléctricas en movimiento.
CAMPO MAGNÉTICO.
Un campo magnético existe en una región del espacio si una carga eléctrica que se mueva ahí experimenta una fuerza (diferente a la fricción) debido a su movimiento.
Un campo magnético se puede detectar por el efecto que produce sobre la aguja de una brújula, la cual se alinea en la dirección del campo magnético.
Un imán es un cuerpo que posee un campo magnético. Los imanes tienen la propiedad de atraer objetos de hierro, níquel y cobalto. Las regiones en donde se concentra la propiedad de atracción (y de repulsión) reciben el nombre de polos magnéticos.
Los polos magnéticos del mismo nombre se repelen y los polos de diferente nombre se atraen.
FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO EN EL INTERIOR DE UN CAMPO MAGNÉTICO.
Se ha comprobado que la fuerza de origen magnético que actúa sobre una carga que se
mueve con una velocidad en el interior de un campo magnético se obtiene por:
(1)
La magnitud de esta fuerza está dada por:
(2)
Donde es el ángulo más pequeño entre y .
La dirección de esta fuerza es perpendicular al plano que forman los vectores y .
La fuerza magnética que actúa sobre una carga depende del valor de la carga, de su velocidad y del campo magnético.
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La influencia del campo magnético se manifiesta definiendo una cantidad vectorial , llamada campo magnético, densidad de flujo magnético o inducción magnética.
La unidad de en es el Tesla, donde:
El campo magnético puede alterar la dirección del vector velocidad, pero no puede cambiar la magnitud de la velocidad de la carga eléctrica.
MOVIMIENTO DE UNA PARTÍCULA CARGADA EN EL INTERIOR DE UN CAMPO MAGNÉTICO.
La fuerza magnética que actúa sobre una partícula cargada en movimiento en un campo magnético es siempre perpendicular a la velocidad de la partícula. Por tanto, el trabajo realizado por la fuerza magnética es nulo y la energía cinética de la partícula cargada se mantiene constante.
Cuando el campo magnético es constante, una partícula cargada que se mueve perpendicularmente a él describe una circunferencia de radio igual a:
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La frecuencia del movimiento circular de la partícula cargada es la frecuencia del ciclotrón (Un ciclotrón es un tipo de acelerador de partículas cargadas que combina la acción de un campo eléctrico alterno, que les proporciona sucesivos impulsos, con un campo magnético uniforme que curva su trayectoria y las redirige una y otra vez hacia el campo eléctrico).
(4)
Esta frecuencia es independiente de la velocidad de la partícula.
Cuando una partícula cargada tiene determinada velocidad perpendicular a campos eléctricos y magnéticos perpendiculares entre sí, se anulan las fuerzas eléctrica y magnética, y la partícula cargada pasa sin desviarse a través de los campos. La magnitud de esta velocidad en dichas condiciones es:
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FUERZA DE LORENTZ.
La fuerza total que actúa sobre una partícula cargada que se mueve en el interior de un campo eléctrico y un campo magnético es:
(6)
FUERZA SOBRE UN CONDUCTOR RECTILÍNEO QUE LLEVA CORRIENTE.
La fuerza magnética que actúa sobre un conductor recto de longitud , que lleva intensidad
de corriente , al colocarse en el interior de un campo magnético uniforme es:
(7)
La dirección de es la de la intensidad de corriente.
FUERZA SOBRE UN ELEMENTO DE CORRIENTE.
Si un elemento de conductor de forma arbitraria por el que circula una corriente eléctrica se
coloca en el interior de un campo magnético uniforme, la fuerza que actúa sobre un
elemento de corriente de longitud es:
(8)
Para determinar la fuerza magnética total sobre el conductor, se tiene que integrar la ecuación anterior.
La fuerza magnética resultante sobre un conductor cerrado que lleva una intensidad de
corriente , en el interior de un campo magnético uniforme es nula.
MOMENTO MAGNÉTICO SOBRE UNA ESPIRA.
El movimiento magnético de una espira por la que circula una corriente es igual a:
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Donde es perpendicular al plano de la espira y es igual al área de la espira.
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La unidad del momento magnético en el S.I. es el .
Para una bobina con espiras el momento se calcula por:
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MOMENTO DE TORSIÓN SOBRE UNA ESPIRA.
El momento de torsión que producen las fuerzas magnéticas sobre una espira por la cual circula una intensidad de corriente y que está situada en el interior de un campo magnético uniforme se calcula por:
(11)
O por:
(12)
El momento de torsión en S.I. tiene por unidades el
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REFERENCIAS.
Electricidad y Magnetismo “Estrategias para la resolución de problemas y aplicaciones.
Víctor Gerardo Serrano Domínguez, Graciela García Arana y Carlos Gutiérrez Aranzeta.
Primer Edición 2001
Prentice Hall.
Electromagnetismo.
W. Edward Gettys, Frederick J. Keller, Malcom J. Skove.
Primera edición 2004.
M.C Graw-Hill.
