MOVIMIENTO DE CARGAS EN UN CAMPO MAGNÉTICO NM4 MOVIMIENTO DE CARGAS EN UN CAMPO MAGNÉTICO

Comentar que la unificación electromagnética llegó finalmente con las ecuaciones de Maxwell, 4 ecuaciones que resumen todas las interacciones electromagnéticas observadas a escalas cotidianas. Motivar para que investiguen sobre esto.

EN 1820 OERSTED DESCUBRIÓ EL EFECTO MAGNÉTICO DE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA, CUANDO AL TRABAJAR CON CIRCUITOS ELÉCTRICOS SE DIO CUENTA QUE UNA BRÚJULA CAMBIÓ SU ORIENTACIÓN AL PASAR SOBRE ELLA UN ALAMBRE PORTADOR DE CORRIENTE ELÉCTRICA. Dar ejemplo en clases.

La manera de obtener con facilidad el sentido del campo magnético es la regla de la mano derecha: Si con la mano derecha envolvemos el conductor, como si nos fuésemos a afirmar de él, de modo que el pulgar apunte en el sentido de la corriente (de + a –), las puntas de los restantes dedos señalarán el sentido del campo magnético B.

EFECTO MAGNÉTICO DE LA CORRIENTE EFECTO OERSTED (1820) i NM4

UN ALAMBRE CONDUCTOR QUE PORTA UNA CORRIENTE ELÉCTRICA GENERA EN SU ENTORNO UN CAMPO MAGNÉTICO CUYAS LÍNEAS DE INDUCCIÓN FORMAN ANILLOS CIRCULARES CONCÉNTRICOS EN TORNO AL ALAMBRE Dibujar sentido de la corriente y campo magnético, según regla de la mano derecha.

DIRECCIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO: LA TANGENTE A LA LÍNEA DE INDUCCIÓN EN CADA PUNTO SENTIDO DEL CAMPO MAGNÉTICO: SE APLICA REGLA DE LA MANO DERECHA O “REGLA DE AMPERE” Dibujar sentido de la corriente y campo magnético, según regla de la mano derecha.

REGLA DE LA MANO DERECHA O REGLA DE AMPERE NM4

SENTIDO DEL CAMPO MAGNÉTICO DETERMINACIÓN DEL SENTIDO DEL CAMPO MAGNÉTICO GENERADO POR UNA CORRIENTE, APLI-CANDO LA “REGLA DE LA MANO DERECHA” O REGLA DE AMPERE i NM4

En el vacío: μ0 = 4 · 10 -7 (T · m/A). INTENSIDAD DEL CAMPO B Depende de: 1) El medio en que se encuentra el conductor: permeabilidad magnética (constante característica de cada medio) En el vacío: μ0 = 4 · 10 -7 (T · m/A). 2) La intensidad i de la corriente que circula por el conductor. 3) La distancia r al conductor. NM4

B  ( i / r ) Intensidad de B es: INTENSIDAD DEL CAMPO B 1. Directamente proporcional a la intensidad de la corriente i 2. Inversamente proporcional a la distancia ( r ) al conductor B  ( i / r ) NM4

Representación gráfica de la intensidad B en función de la intensidad de la corriente B  i i NM4

Representación gráfica de la intensidad B en función de la distancia al conductor. NM4

B = µo i / 2 r INTENSIDAD DEL CAMPO B SE CONVIERTE LA PROPORCIONALIDAD EN UNA IGUALDAD INTRODUCIENDO LA CONSTANTE “µo / 2” LUEGO: B = µo i / 2 r DONDE: µO = 4 x 10-7 [ T m / A ]: PERMEABILIDAD MAGNÉTICA EN EL VACÍO NM4

CAMPO MAGNÉTICO GENERADO POR UNA CORRIENTE ELÉCTRICA Sentido de la corriente Líneas de Inducción Propiedades del campo magnético NM4

LEY DE AMPÈRE El Campo Magnético creado por un conductor rectilíneo puede escribirse como: El primer miembro se denomina “circulación del vector B a lo largo de la circunferencia” AMPÈRE demostró que la expresión anterior es válida para cualquier línea cerrada que englobe una o más corrientes, y enunció: “La circulación de B a lo largo de una línea cerrada es igual a 0 veces la intensidad de la corriente o corrientes encerradas por ella” NM4

DIRECCIÓN DE B ES TANGENTE A CADA LÍNEA DE INDUCCIÓN LEY DE AMPÈRE DIRECCIÓN DE B ES TANGENTE A CADA LÍNEA DE INDUCCIÓN NM4

¿Cuál será el valor de B a 1cm del conductor? ¿Y a 4 cm? PROBLEMA NUMÉRICO Un conductor rectilíneo muy largo es recorrido por una corriente de 5 A. Determinar la Intensidad del Campo Magnético en un punto que dista 2 cm del conductor ¿Cuál será el valor de B a 1cm del conductor? ¿Y a 4 cm? ¿Cuál será el valor de B a 2cm del conductor si I =10A? ¿Y si I=1A? NM4

CORRIENTES POR CONDUCTORES PARALELOS Hacer el cálculo con la fórmula de Lorentz. En el primer caso se atraen, y en el segundo se repelen. NM4

CORRIENTES POR CONDUCTORES PARALELOS SI SE OBSERVA DESDE ABAJO… ¿QUÉ TIPO DE FUERZA SE MANIFIESTA ENTRE LOS CONDUCTORES? NM4

FUERZA MAGNÉTICA ENTRE CONDUCTORES PARALELOS El conductor 1 genera el campo B1 en un punto por donde pasa el conductor 2 Como el campo B1 es per-pendicular al conductor 2 ejerce sobre él la fuerza F1-2 De forma análoga el campo B2, generado por el conductor 2 en un punto del conductor 1, ejerce sobre este último la fuerza F2-1 SI LAS CORRIENTES TIENEN EL MISMO SENTIDO, LAS FUERZAS ENTRE LOS CONDUCTORES SON DE ATRACCIÓN ¿Y si las corrientes fueran opuestas? NM4

FUERZA MAGNÉTICA ENTRE CONDUCTORES PARALELOS CORRIENTES DE IGUAL SENTIDO CORRIENTES DE DISTINTO SENTIDO NM4

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR RECTILINEO Recordar regla de la mano derecha.

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR RECTILINEO

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE CONDUCTOR NM4

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE CONDUCTOR + - - + NM4

INTENSIDAD DE LA FUERZA MAGNÉTICA F SOBRE UN CONDUCTOR DEPENDE DE: La intensidad i de la corriente circulante. ( F  i ) La Longitud l del tramo del conductor al interior del campo B. ( F  l ) La intensidad del campo B. ( F  B ) NM4

INTENSIDAD DE LA FUERZA MAGNÉTICA F SOBRE UN CONDUCTOR DE MODO QUE: F = i ( l x B ) Escalarmente: F = i l B sen  Si el conductor es  a B: F = i l B NM4

CAMPO MAGNÉTICO DEBIDO A UNA CORRIENTE CIRCULAR La Intensidad del Campo Magnético en el centro de la espira circular de radio R por la que circula una corriente I, está dada por: NM4

CAMPO MAGNÉTICO DEBIDO A UN SOLENOIDE EL CAMPO EXTERNO ES NULO La Intensidad del Campo Magnético B en el interior del solenoide de longitud L, formado por N espiras cuando circula una corriente i, está dada por: NM4

CAMPO MAGNÉTICO DEBIDO A UN TOROIDE EL CAMPO EXTERNO PUEDE CONSIDERARSE NULO Un TOROIDE es un conjunto de espiras arrolladas a un núcleo de Hierro en forma de anillo (“anillo toroidal”) Las líneas de fuerza del campo magnético son circulares y la Intensidad del campo es prácticamente igual en todos los puntos interiores. NM4

CAMPO MAGNÉTICO DEBIDO A UN TOROIDE Para un TOROIDE de radio medio R por el que circula una corriente I, en su interior, la Intensidad del Campo Magnético B, está dado por: NM4