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• ceferino alzamora valle

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Magnetismo Todos hemos observado como un imán atrae objetos de hierro. La razón por la que ocurre este hecho es el magnetismo. El magnetismo o energía magnética es un fenómeno físico por el cual los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Los imanes generan un campo magnético por su naturaleza. Este campo magnético es más intenso en dos zonas opuestas del imán, que son los polos norte y sur del imán. El polo norte de un imán se orienta hacia el norte geográfico, mientras que el polo sur lo hacer hacia el sur geográfico (gracias a esta propiedad funcionan las brújulas). Esta orientación de los imanes se produce como consecuencia de las fuerzas magnéticas de atracción que se producen entre polos opuestos de imanes y de repulsión entre polos homólogos.

La tierra es un enorme imán cuyo polo norte se encuentra en el polo sur geográfico y en consecuencia el polo sur, en el norte geográfico, de ahí, que el polo norte de un imán se oriente al norte geográfico (donde se encuentre el polo sur magnético terrestre) y viceversa. Importancia del magnetismo  Su importancia en muy grande ya que se utiliza en timbres, alarmas, conmutadores, motores, separadores de cuerpos metálicos, etc. Leyes del magnetismo  

Ley cualitativa: Los polos magnéticos externos del mismo nombre se repelen y los de nombres diferentes se atraen. Ley cuantitativa (ley de coulomb): La fuerza que experimenta dos polos magnéticos, es directamente proporcional al producto de la masa magnética e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

F= 10-7 10-7: constante m1*m2: masas d2: distancia

m1∗m2 d2

Fuerza magnética sobre una carga en movimiento en el interior de un campo magnético Para saber la fuerza magnética sobre una carga en movimiento en el interior de un campo magnético, primero tenemos que saber que es un campo magnético

Campo magnético Se trata de un campo que ejerce fuerzas (denominadas magnéticas) sobre los materiales. Al igual que el campo eléctrico también es un campo vectorial, pero que no produce ningún efecto sobre cargas en reposo (como sí lo hace el campo eléctrico en dónde las acelera a través de la fuerza eléctrica). Sin embargo el campo magnético tiene influencia sobre cargas eléctricas en movimiento. Si una carga en movimiento atraviesa un campo magnético, la misma sufre la acción de una fuerza (denominada fuerza magnética). Esta fuerza no modifica el módulo de la velocidad pero sí la trayectoria (ver fuerza magnética). Sobre un conductor por el cual circula electricidad y que se encuentra en un campo también aparece una fuerza magnética. El campo magnético está presente en los imanes. Por otro lado, una corriente eléctrica también genera un campo magnético. El campo magnético se denomina con la letra B y se mide en Tesla.

B=

K.M d2

K: constante M: masa puntual d2: distancia

Fuerza magnética sobre una carga en movimiento en el interior de un campo magnético Experimentalmente se demuestra que cuando una carga q posee una velocidad v en un campo magnético, aparece una fuerza que es proporcional a q y a v, y al seno del ángulo que forman v y B. La fuerza es perpendicular a ambos, velocidad y campo magnético. Estos resultados pueden resumirse del modo siguiente. Cuando una carga q se mueve con velocidad v en un campo magnético B, la fuerza magnética F que actúa sobre la carga es:

Como F es perpendicular a ambos, v y B, resulta ser perpendicular al plano definido por estos dos vectores. La dirección de F viene dada por la regla de la mano derecha como el eje de rotación cuando v gira hacia B, como se muestra en la figura:

Si la carga es negativa la fuerza magnética que produce el campo tiene sentido contrario a la que se produce para una carga positiva.

Movimiento de una partícula cargada en el interior de un campo magnético Una partícula que se mueve en un campo magnético experimenta una fuerza dada por el producto vectorial es un vector de:

. El resultado de un producto vectorial

 módulo igual al producto de los módulos por el seno del ángulo comprendido qvBsen(q)  dirección perpendicular al plano formado por los vectores velocidad y campo.  y el sentido se obtiene por la denominada regla del sacacorchos. Si la carga es positiva el sentido es el del producto vectorial , como en la figura  Si la carga es negativa el sentido de la fuerza es contrario al del producto vectorial

.

Dicha partícula en un campo magnético uniforme y perpendicular a la dirección de la velocidad describe órbita circular ya que la fuerza y la velocidad son mutuamente perpendiculares. El radio de dicha órbita puede obtenerse a partir de la aplicación de la ecuación de la dinámica del movimiento circular uniforme: fuerza igual a masa por aceleración normal.

Fuerza de lorentz En física, la fuerza de Lorentz es la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe una partícula cargada o una corriente eléctrica.

Características: Al observar experimentalmente cómo es la fuerza que un campo B ejerce sobre una carga eléctrica q se cumple que:     

Si la carga está en reposo, el campo B no ejerce ninguna fuerza sobre ella. La fuerza es máxima cuando la velocidad de la carga v y el campo B son perpendiculares y es nula cuando son paralelos. La fuerza es perpendicular al plano formado por v y B. La fuerza es proporcional al valor de la carga q y a la velocidad v. Si la carga cambia de signo, la fuerza cambia de sentido

Resumiendo todos estos hechos, se concluye que la fuerza que un campo B ejerce sobre una carga eléctrica q que se mueve con una velocidad v viene dada por la expresión:

La fuerza electrostática es tangente en cada punto a las líneas de campo eléctrico, sin embargo, para el campo magnético se cumple que: La fuerza magnética es perpendicular a las líneas de campo B

Si la carga q se encuentra además bajo la acción de un campo eléctrico E, la fuerza resultante que actúa sobre ella es: Conocida como la fuerza de Lorentz.

Fuerza sobre un conductor rectilíneo que lleva una corriente Imaginemos un conductor rectilíneo de sección A por el que circula una corriente eléctrica I. La fuerza a la que se ve sometido cuando se encuentra en un campo B uniforme será la suma de la fuerza sobre todas las cargas. Si n es el número de cargas q por unidad de volumen, y v d la velocidad de desplazamiento de las mismas, el número de cargas en un elemento de volumen de longitud l es:

Por lo que la fuerza total se calculará multiplicando el número de cargas por la fuerza ejercida sobre cada una de ellas:

Definimos el vector l como un vector de módulo la longitud del conductor y dirección y sentido el que indica la intensidad de corriente. Recordando la expresión de la intensidad I podemos escribir la fuerza como:

Por las propiedades del producto vectorial se deduce que: Cuando el campo B es paralelo al conductor, la fuerza magnética ejercida sobre el conductor es nula.

Fuerza sobre un elemento en corriente Fuerza magnética sobre un elemento de corriente Supongamos un alambre situado en el interior de un campo magnético. El campo magnético interacciona con cada una de las partículas cargadas cuyo movimiento produce la corriente L Como, la fuerza neta será Donde es un vector cuyo módulo es la longitud del hilo y su dirección coincide con la de la corriente.