Campo magnético y fuerzas magnéticas

Presentación del tema: "Campo magnético y fuerzas magnéticas"— Transcripción de la presentación:

1 Campo magnético y fuerzas magnéticas
Capítulo 27 Campo magnético y fuerzas magnéticas

2 Reflexione Las imágenes de resonancia magnética (IRM) hacen posible ver detalles de los tejidos blandos, que no son visibles en las imágenes de rayos x. No obstante, el tejido blando no es un material magnético. ¿Cómo funcionan las IRM? Comente su respuesta y al final del capítulo regrese a esta sección para retroalimentar su punto de vista.

3 A continuación… Las propiedades de los imanes y cómo interactúan entre sí. La naturaleza de la fuerza que una partícula cargada en movimiento experimenta en un campo magnético. En qué se diferencian las líneas de campo magnético de las del campo eléctrico.

4 A continuación… Cómo analizar el movimiento de una partícula cargada en un campo magnético. Algunas aplicaciones prácticas de los campos magnéticos en química y física. Cómo analizar las fuerzas magnéticas en conductores que llevan corriente. Cómo se comportan las espiras de corriente cuando están en un campo magnético.

5 27.1 Magnetismo La naturaleza fundamental del magnetismo es la interacción entre las cargas eléctricas en movimiento.

6 27.1 Magnetismo Los fenómenos magnéticos fueron observados por primera vez hace unos 2500 años, en fragmentos de hierro magnetizado, ahora llamados imanes permanentes.

7 27.1 Magnetismo

8 27.1 Magnetismo 27.2 a) Cualquiera de los polos de un imán de barra atrae a un objeto no magnetizado que contenga hierro, como un clavo. b) Ejemplo de este efecto en la vida real.

9 27.1 Magnetismo

10 27.1 Magnetismo

11 27.1 Magnetismo

12 27.2 Campo magnético El campo magnético es un campo vectorial, es decir, una cantidad vectorial asociada con cada punto del espacio.

13 27.2 Campo magnético La fuerza magnética ejercida sobre una carga en movimiento tiene cuatro características: Su magnitud es proporcional a la magnitud de la carga. La magnitud de la fuerza también es proporcional a la magnitud o “intensidad” del campo.

14 27.2 Campo magnético La fuerza magnética depende de la velocidad de la partícula. La fuerza magnética no tiene la misma dirección que el campo magnético .

15 27.2 Campo magnético

16 27.2 Campo magnético (Continúa)

17 27.2 Campo magnético (Continuación)

18 27.2 Campo magnético 27.8 Dos cargas de la misma magnitud pero signos contrarios que se mueven con igual velocidad en el mismo campo magnético. Las fuerzas magnéticas sobre las cargas son iguales en magnitud pero opuestas en dirección.

19 27.2 Campo magnético 27.9 Determinación de la dirección de un campo magnético usando un tubo de rayos catódicos. Como los electrones tienen carga negativa, la magnitud de la fuerza magnética en el inciso b) apunta en dirección opuesta a la dirección dada por la regla de la mano derecha.

20 27.2 Campo magnético

21 27.3 Líneas de campo magnético y flujo eléctrico

22 27.3 Líneas de campo magnético y flujo eléctrico
27.12 Las líneas de campo magnético no son “líneas de fuerza”.

23 27.3 Líneas de campo magnético y flujo eléctrico
El flujo magnético neto a través de cualquier superficie cerrada es igual a cero (ley de Gauss del magnetismo). Como resultado, las líneas de campo magnético siempre se cierran sobre sí mismas.

24 27.3 Líneas de campo magnético y flujo eléctrico
27.13 Líneas de campo magnético producidas por algunas fuentes comunes generadoras de un campo magnético. (Continúa)

25 27.3 Líneas de campo magnético y flujo eléctrico
27.13 Líneas de campo magnético producidas por algunas fuentes comunes generadoras de un campo magnético. (Continuación)

26 27.3 Líneas de campo magnético y flujo eléctrico
27.14 a) Al igual que las agujas de las brújulas pequeñas, las limaduras de hierro se alinean tangencialmente a las líneas de campo magnético. b) Dibujo de las líneas de campo para la situación que se ilustra en el inciso a).

27 27.3 Líneas de campo magnético y flujo eléctrico

28 27.3 Líneas de campo magnético y flujo eléctrico

29 27.4 Movimiento de partículas cargadas en un campo magnético

30 27.4 Movimiento de partículas cargadas en un campo magnético

31 27.4 Movimiento de partículas cargadas en un campo magnético
27.19 Botella magnética. Las partículas cerca de cualquier extremo de la región experimentan una fuerza magnética hacia el centro de la región. Esta es una forma de contener un gas ionizado con temperatura del orden de 106 K, que vaporizaría cualquier material de un contenedor.

32 27.4 Movimiento de partículas cargadas en un campo magnético
27.20 a) Cinturones de radiación Van Allen alrededor de la Tierra. Cerca de los polos, las partículas cargadas de estos cinturones ingresan a la atmósfera y producen auroras boreales (“luces del norte”) y auroras australes (“luces del sur”). b) Fotografía de la aurora boreal.

33 27.4 Movimiento de partículas cargadas en un campo magnético
27.21 Esta imagen de una cámara de burbujas muestra el resultado de la colisión de un rayo gamma de alta energía (que no deja rastro) contra un electrón en un átomo de hidrógeno. El electrón sale despedido hacia la derecha con alta rapidez. Algo de la energía de la colisión se transforma en un segundo electrón y un positrón (electrón con carga positiva). Un campo magnético entra al plano de la imagen, que hace que las partículas positivas y negativas se curven en direcciones diferentes.

34 27.5 Aplicaciones del movimiento de partículas cargadas

35 27.5 Aplicaciones del movimiento de partículas cargadas
27.23 Aparato de Thomson para medir la razón e/m del electrón.

36 27.5 Aplicaciones del movimiento de partículas cargadas

37 27.6 Fuerza magnética sobre un conductor que transporta corriente

38 27.6 Fuerza magnética sobre un conductor que transporta corriente

39 27.6 Fuerza magnética sobre un conductor que transporta corriente

40 27.6 Fuerza magnética sobre un conductor que transporta corriente
27.28 a) Componentes de un altavoz. b) El imán permanente crea un campo magnético que ejerce fuerzas sobre la corriente en la bobina del sonido; para una corriente I en la dirección que se indica, la fuerza es hacia la derecha. Si la corriente eléctrica en la bobina del sonido oscila, el cono del altavoz unido a la bobina del sonido oscila con la misma frecuencia.

41 27.6 Fuerza magnética sobre un conductor que transporta corriente

42 27.7 Fuerza y torca en una espira de corriente
(Continúa) 27.31 Cálculo de la torca sobre una espira que conduce corriente en un campo magnético uniforme.

43 27.7 Fuerza y torca en una espira de corriente
(Continuación) 27.31 Cálculo de la torca sobre una espira que conduce corriente en un campo magnético uniforme.

44 27.7 Fuerza y torca en una espira de corriente
La fuerza neta sobre una espira de corriente en un campo magnético uniforme es igual a cero. La torca neta, en general, no es igual a cero.

45 27.7 Fuerza y torca en una espira de corriente

46 27.7 Fuerza y torca en una espira de corriente

47 27.7 Fuerza y torca en una espira de corriente
27.35 Diagrama del Ejemplo 27.9.

48 27.7 Fuerza y torca en una espira de corriente
27.36 Fuerzas sobre espiras de corriente en un campo no uniforme. En cada caso, el eje del imán de barra es perpendicular al plano de la espira y pasa por el centro de esta.

49 27.7 Fuerza y torca en una espira de corriente
27.37 a) Un trozo de hierro no magnetizado. (Solo se ilustran algunos momentos atómicos representativos). b) Un trozo de hierro magnetizado (imán de barra). El momento magnético neto del imán de barra apunta de su polo sur a su polo norte. c) Imán de barra en un campo magnético.

50 27.7 Fuerza y torca en una espira de corriente

51 27.8 Motor de corriente directa
27.39 Diagrama de un motor sencillo de cd. El rotor es una espira de alambre con libertad para girar alrededor de un eje; los extremos del rotor están adheridos a los dos conductores curvos que forman el conmutador. Los segmentos del conmutador están aislados uno de otro. (continúa)

52 27.8 Motor de corriente directa
(Continuación)

53 27.8 Motor de corriente directa

54 27.9 Efecto Hall El efecto Hall es similar a la desviación transversal de un haz de electrones en un campo magnético en el vacío. Es una diferencia de potencial perpendicular a la dirección de la corriente en un conductor, cuando este se coloca en un campo magnético.

55 27.9 Efecto Hall 27.41 Fuerzas sobre portadores de carga de un conductor en un campo magnético.

56 Para terminar… El capítulo 27 ha concluido, es momento de regresar al inicio del mismo para corroborar si su respuesta inicial se sustenta con los contenidos revisados en este capítulo. De no ser así, proponga otra solución a esta interrogante.

57 Conocimientos a prueba
Llegó el momento de poner en práctica los conocimientos adquiridos, por ello lo invitamos a resolver la sección de Problemas al final del capítulo en el libro. ¡Suerte!