FUERZAS MAGNÉTICAS Y CAMPOS MAGNÉTICOS
DATOS CURIOSOS SOBRE LOS CAMPOS MAGNÉTICOS
Los imanes permanentes se han usado mucho en las brújulas de navegación
La aguja de la brújula, es un imán permanente sujetado de forma que pueda girar libremente en un plano¡¡
Cuando la brújula se coloca en una superficie horizontal, la aguja rota hasta que apunta aproximadamente al norte.
¡ Los imanes pueden ejercer fuerzas entre sí !
Cuando el extremo de la aguja apunta al norte se nombra Polo norte Magnético
Cuando el extremo de la aguja apunta al sur se nombra Polo sur Magnético
Es decir que, las fuerzas magnéticas, entre los polos norte y sur tienen las propiedades de que:
POLOS IGUALES -- SE REPELEN--
POLOS DISTINTOS -- SE ATRAEN--
DIFERENCIA ENTRE POLOS MAGNÉTICOS Y CARGAS ELÉCTRICAS
Es posible:
Separar cargas positivas y negativas, y producir cargas aisladas de cualquiera de los 2 tipos.
Es imposible:
Encontrar monopolos magnéticos
Es decir:
Un polo norte o sur aislados
⚠ Cualquier intento de separar polos norte y sur cortando una barra de imán, FRACASA¡¡¡
Porque cada pieza se convierte en un imán más pequeño con sus propios polos NORTE y SUR.
CAMPO MAGNÉTICO
NOTAS IMPORTANTES ‼ ‼
La DIRECCIÓN y el SENTIDO del campo magnético en cualquier punto del espacio.
Son los que indica el polo norte de la aguja de una pequeña brújula situada en ese punto.
EN CADA PUNTO
EXPERIMENTO PARA CREAR UNA IMAGEN VISUAL DE LAS LÍNEAS DEL CAMPO MAGNÉTICO
1- Esparce finas limaduras de hierro sobre un trozo de papel que cubra un imán.
2- Las limaduras de hierro se comportan como pequeñas brújulas y estas se alinean a lo largo de las líneas de campo.
ÁNGULO DE DECLINACIÓN E INCLINACIÓN
Es tangente a la línea de campo magnético.
LA FUERZA DEL CAMPO
ES MÁS..
Es proporcional al número de líneas por unidad de área que atraviesan a una superficie orientada perpendicularmente a las líneas.
FUERTE
DÉBIL
En regiones donde las líneas de campo están "cerca" unas de otras.
En regiones donde las líneas de campo están "separadas" unas de otras
Ángulo de declinación
Ángulo de inclinación
Primero apunta hacia el polo norte magnético y si la aguja de una brújula se desvía del polo norte geográfico con un ángulo, es un ÁNGULO DE DECLINACIÓN.
Es el ángulo que forma el campo magnético con respecto a la superficie en cualquier punto.
FUERZA QUE EJERCE UN CAMPO MAGNÉTICO SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO
Cuando una carga está situada en un campo magnético, experimenta una FUERZA
Fuerza magnética
Puede contribuir a la fuerza neta que hace que un objeto se acelere.
Debería incluirse en la segunda ley de NEWTON.
Para que una CARGA experimente una FUERZA MAGNÉTICA cuando está situada en un CAMPO MAGNÉTICO deben darse las dos siguientes condiciones ⭐
1 ❗
2 ❗
La carga debe estar en MOVIMIENTO
Porque la fuerza magnética no actúa sobre cargas en reposo.
La velocidad de la carga en movimiento debe tener una COMPONENTE PERPENDICULAR a la dirección del campo magnético.
Es análogo al campo eléctrico que existe en el espacio que rodea a las cargas eléctricas.
Está presente alrededor de un imán.
Y ... se produce por unos imanes
Es constante tanto en intensidad como en dirección y sentido.
Si la carga se mueve de forma paralela o anti paralela a campo NO experimenta fuerza magnética.
El campo eléctrico en cualquier punto del espacio..
Si se mueve perpendicularmente al campo la carga experimenta la MÁXIMA FUERZA POSIBLE.
FUERZA MAGNÉTICA
La componente de la velocidad que es paralela al campo magnético, no ejerce fuerza.
Es perpendicular tanto a la velocidad como al campo magnético.
PARA RECORDAR EL SENTIDO DE LA
Se aplica la regla de la mano derecha # 1
Se extiende la mano derecha de forma que los dedos apunten hacia el sentido del campo magnético y el pulgar apunte en el sentido de la velocidad de la carga.
La palma de la mano entonces apunta en el sentido de la fuerza magnética, que actúa sobre una carga + positiva
Si la carga es negativa en movimiento , el sentido de la fuerza magnética, es el contrario indicado por la RMD-1
...Es la fuerza por unidad de carga que actúa sobre una carga de prueba situada en ese punto. Es decir: E= F/ qo
En el campo magnético, la carga está en movimiento y la fuerza no solo depende de la carga, sino también de la componente de la velocidad y Sen θ, que es perpendicular al campo magnético.
La intensidad del campo magnético en cualquier punto del espacio se definiría como:
UNIDADES:F= Fuerza magnética sobre una carga de prueba, |qo|= Valor de la carga de prueba, v= Es la velocidad de carga ( Forma un θ de o ≤ θ ≤ 180°)con la dirección del campo magnético.
Es un vector y se puede determinar su dirección y sentido usando la aguja de una pequeña brújula.
UNIDAD DE SI PARA EL CAMPO ELÉCTRICO:
QUE ES UN TESLA
Es la intensidad del campo magnético en el que una carga de prueba unitaria, desplazándose en una trayectoria perpendicular al campo a una velocidad de 1 metro* segundo.
Experimenta una fuerza de 1 Newton.
DATO CURIOSO ‼❗
El campo magnético tiene un valor que es menor que un Tesla.
GAUSS - Unidad de campo magnético
NO tiene una unidad del SI
Gauss tiene tamaño suficiente para muchas aplicaciones que comprenden campos magnéticos.
COMPARACIÓN DEL MOVIMIENTO DE UNA PARTÍCULA CARGADA EN CAMPOS MAGNÉTICOS Y ELÉCTRICOS.
En esta imagen, la carga positiva
En esta imagen, la carga positiva
Se mueve entre las placas de un condensador de placas paralelas.
Primero la carga se mueve perpendicularmente en dirección al CAMPO ELÉCTRICO.
Debido a que la dirección de la fuerza eléctrica sobre una +q
Es la misma del campo eléctrico y la partícula se desvía lateralmente.
Primero se desplaza en ángulo recto con el campo magnético
QUÉ ES UN CONDENSADOR
Elemento capaz de almacenar energía eléctrica en forma de campo eléctrico
Luego, si se aplica la RMD-1
Se puede observar que la carga entra en el campo y la carga se desvía hacia arriba y NO lateralmente.
Esto se da debido al efecto de la fuerza magnética
En resumen....
La fuerza eléctrica que actúa sobre una carga positiva es PARALELA al campo eléctrico.
La fuerza magnética es PERPENDICULAR al campo eléctrico y a la velocidad.
TRABAJO REALIZADO SOBRE UNA PARTÍCULA CARGADA EN MOVIMIENTO A TRAVÉS DE LOS CAMPOS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS.
Cuando el B aplica una fuerza a una +q, y como resultado la trayectoria de la partícula se curva, en dirección de la fuerza. ⚠......
Debido a que hay desplazamiento de la partícula en dirección de la fuerza eléctrica , esto realiza un TRABAJO, sobre la partícula.
El trabajo aumenta la energía cinética y la velocidad de la partícula.
Gracias al Teorema del trabajo-energía ✅
El trabajo de la resultante de las fuerzas que actúa sobre una partícula modifica su energía cinética.
Dice que
Como resultado la fuerza magnética NO puede realizar trabajo y cambiar la energía cinética de la partícula.
TRAYECTORIA CIRCULAR
" La fuerza magnética siempre permanece perpendicular a la velocidad y se dirige hacia el centro de la trayectoria circular"
....PUNTO 1
Se utiliza para describir el movimiento de una partícula cargada en un campo magnético CONSTANTE.
...PUNTO 2
- Se apunta directamente hacia arriba y esta fuerza hace que la trayectoria se curve hacia arriba.
- Se dirige a la izquierda.
Teniendo en cuenta la frase anterior ¿Qué pasa si está en el....
FÓRMULAS
Fc= Fuerza centrípeta ( Newton) v= Velocidad ( m/s ) m= masa ( Kg) y r= Radio
Esta muestra que el r del círculo es inversamente proporcional al campo magnético y que los campos más fuertes dan lugar a trayectorias circulares más estrechas