Departamento de Física Universidad de Jaén Magnetismo Jose Alberto Moleón

1- Introducción Magnetismo Natural

1 - Introducción q , v  0  E  0; B  0 Interacciones entre magnetismo y electricidad: 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. Luego Ampère y otros continuaron estudiando esas interacciones: I q , v = 0  E  0; B = 0 q , v  0  E  0; B  0 Fue Ampère el que enunció que “la verdadera fuente de campo magnético es la corriente eléctrica”.

2 - Fuerza Magnética Fuerza ejercida por un campo magnético sobre una carga en movimiento: Unidades de B: N s / C m = J s / C m2 = V s / m2 = Tesla

2 - Fuerza Magnética 1) La fuerza magnética es nula si: v = 0 ó v || B Si añadimos un campo eléctrico, también se ejercerá fuerza eléctrica, aunque la carga esté en movimiento, Ley de Lorentz: Definimos también el Flujo Magnético: Unidades: m2 V s / m2 = V s = Weber PROPIEDADES: 1) La fuerza magnética es nula si: v = 0 ó v || B 2) La fuerza magnética es siempre perpendicular a: v, B y, por tanto, también a la Trayectoria.

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

2 - Fuerza Magnética En el caso de movimiento circular son iguales la fuerza centrifuga y la eléctrica: F elec = F mag q v B = m v2 /m  Aplicaciones: espectrómetro de masas, aceleradores. Simulación

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

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

3 – Interacciones entre corrientes

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

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

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

Solenoide Rectilíneo: 5 –Ley de Ampère. Ley de Ampère A B C D dl Solenoide Rectilíneo: donde n es la densidad de espiras (N/L)

Física Eléctrica. J.A.Moleón 6- Ley de Faraday Faraday y Henry (s. XIX), por separado, observan el siguiente fenómeno: "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. Física Eléctrica. J.A.Moleón

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

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

7 – Generador simple de c. a. Este sistema constituye un Generador simple de c.a.: 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. http://www.ree.es/operacion/curvas_demanda.asp

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

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

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