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Jose Alberto Moleón1 Magnetismo Departamento de Física Universidad de Jaén.

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1 Jose Alberto Moleón1 Magnetismo Departamento de Física Universidad de Jaén

2 2 1- Introducción 4 Magnetismo Natural

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4 4 1 - Introducción 4 Interacciones entre magnetismo y electricidad: 4 Oersted (s. XIX) fue el primero en encontrar la relación entre Electricidad y Magnetismo: la Intensidad de corriente en un cable desorienta las brújulas cercanas. 4 Luego Ampère y otros continuaron estudiando esas interacciones: q, v = 0 E 0; B = 0 q, v 0 E 0; B 0 4 Fue Ampère el que enunció que la verdadera fuente de campo magnético es la corriente eléctrica.

5 5 2 - Fuerza Magnética 4 Fuerza ejercida por un campo magnético sobre una carga en movimiento: 4 Unidades de B: N s / C m = J s / C m 2 = V s / m 2 = Tesla

6 6 2 - Fuerza Magnética 4 Si añadimos un campo eléctrico, también se ejercerá fuerza eléctrica, aunque la carga esté en movimiento, Ley de Lorentz: 4 Definimos también el Flujo Magnético: 4 PROPIEDADES: 1) La fuerza magnética es nula si: v = 0 ó v || B 4 Unidades: m 2 V s / m 2 = V s = Weber 2) La fuerza magnética es siempre perpendicular a: v, B y, por tanto, también a la Trayectoria.

7 7 2 - Fuerza Magnética 4 Lineal (v || B) 3) Dado B uniforme, los únicos movimientos posibles son: 4 Helicoidal 4 Circular (v B)

8 8 2 - Fuerza Magnética 4 En el caso de movimiento circular son iguales la fuerza centrifuga y la eléctrica: F elec = F mag q v B = m v 2 /m 4 Aplicaciones: espectrómetro de masas, aceleradores. Simulación

9 9 3 – Interacciones entre corrientes 4 Si en una zona de campo magnético hay un cable por el que circula una intensidad de corriente I, este sufrirá una fuerza magnética. 4 Tenemos:

10 10 3 – Interacciones entre corrientes 4 Si consideramos una espira cuadrada dentro de un campo magnético, sobre cada lado se ejercerá una fuerza:

11 11 3 – Interacciones entre corrientes

12 12 4 – Cálculo de Campo Magnético Ejemplos: 4 1) Corriente Rectilínea: 4 Para un conductor indefinido: 1 = - /2; 2 = /2;

13 13 4 – Cálculo de Campo Magnético 4 2) Interacciones entre Corrientes: 4 Igual al contrario: 4 Definición de Amperio:

14 14 4 – Cálculo de Campo Magnético 4 3) En el centro de la espira r = R:

15 15 5 –Ley de Ampère. Ley de Ampère Solenoide Rectilíneo: donde n es la densidad de espiras (N/L)

16 Física Eléctrica. J.A.Moleón Ley de Faraday 4 Faraday y Henry (s. XIX), por separado, observan el siguiente fenómeno: 4 "Un campo magnético variable induce corriente eléctrica en un conductor". O mejor dicho, la variación del número de líneas de campo que atraviesan la espira.

17 Física Eléctrica. J.A.Moleón 17 6 – Ley de Faraday 4 Para calcular esa corriente inducida, consideramos el circuito siguiente con una parte móvil: 4 Ley de Faraday

18 18 7 – Generador simple de c. a. 4 Aplicamos la Ley de Ampère:

19 19 7 – Generador simple de c. a. 4 Este sistema constituye un Generador simple de c.a.: 4 Al contrario, si hacemos pasar una c.a. por la espira dentro de un B esta se moverá con una cierta velocidad angular w será un Motor simple de c.a.

20 20 4 – Autoinducción 4 Si por una espira circula una intensidad de corriente variable, el B producido también será variable, y este a su vez, inducirá corriente. 4 Podemos reescribir la Ley de Lenz: 4 L Coeficiente de Autoinducción 4 L = / I 1 wb / 1 A = 1 Henrio fem autoinducida

21 21 5 – Inducción mútua 4 M Coeficiente de Inducción mútua (sólo depende de la geometría) 4 El flujo magnético de una bobina puede llegar a otra cercana: 4 Si M es constante: Simulación

22 22 9 – Circuito RL 4 Al conectar el interruptor la corriente aumenta desde cero, por tanto se producirá fem: 4 Aplicamos la Ley de Ohm: 4 Solución: Curva exponencial.

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