Tema 26 - Electromagnetismo I

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87UNI SEMESTRAL 2013 - III FÍSICA TEMA 1
ELECTROMAGNETISMO I
FÍSICA
I. MAGNETISMO
Es aquella propiedad que presentan algunos cuerpos
de atraer pequeñas limaduras de hierro. Debe su nombre
a que fue originalmente estudiada en la ciudad de
Magnesia, antiguo reino de Asia menor.
II. IMÁN
Es todo cuerpo que tiene la propiedad de atraer lima-
duras de hierro, así como el de orientarse al ser sus-
pendido en el aire desde su centro de gravedad.
A. Características
• Son sustancias de óxido de hierro (Fe3O4).
• Poseen dos regiones (polos): polo norte y polo
sur.
• Los polos son inseparables.
B. Tipos
Naturales y artificiales.
C. Polos magnéticos
Vienen a ser las zonas del imán donde se concentra
más intensamente su imantación. En un imán recto
aparecen dos polos magnéticos: uno norte y otro sur:
Ld
12

Siendo de la distancia del polo al extremo próximo
de la barra, y L es la longitud de la misma.
D. Campo magnético de un imán
Perturbación o modificación del espacio alrededor
del imán donde se manifiesta su poder magnetizante.
El campo magnético se representa por líneas de
fuerza, las cuales salen de los polos norte e ingresan
a los polos sur. El vector intensidad de campo se
graficará tangente a las líneas de fuerza y apuntando
en la dirección el la que se movería a un polo norte.
B

: Vector inducción magnética
E. Magnetismo Terrestre
F. Experimento de Oersted
Realizando investigaciones sobre la transmisión de
corriente eléctrica a través de organismos vivos, Oers-
ted descubrió que en los alrededores de una co-
rriente eléctrica aparece siempre un campo mag-
nético, cuya forma es de circunferencia alrededor
de la corriente y cuyo sentido se determina de acuerdo
a la regla de la mano derecha.
I
B
Convención:
 I. Saliente
 I. Entrante
DESARROLLO DEL TEMA
88UNI SEMESTRAL 2013 - III FÍSICA
ELECTROMAGNETISMO I
TEMA 27
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III. LEY DE BIOT - SAVART - LAPLACE
A. Segmento de corriente
 0p
I
B Sen Sen
4 d

   

Donde:
o : permeabilidad magnética del vacío.
o = 4 . 10
-7 (Wb/A.m) (aire o vacío).
B. Caso particular
Conductor rectilíneo infinitamente largo.
Donde:
r: distancia de B al conductor.
I: intensidad de corriente eléctrica.
C. Para una corriente circular (espira)
D. Bobina o Solenoide
Donde:
N: número de espiras.
Dirección de B.
Regla de la mano derecha.
E. Fuerza magnética sobre una carga móvil
Cuando una carga eléctrica penetra en un región
donde existe un campo magnético se producirá una
interacción entre el campo externo y el campo mag-
nético de la propia carga. Como toda interacción esto
originará una fuerza que actuará sobre la carga en
movimiento, dicha fuerza es perpendicular al plano,
que contiene al campo y a la velocidad.
Caso particular
– Fuerza magnética sobre un segmento de corriente
Se puede considerar que un segmento de corriente
no es más que el movimiento de cargas eléctricas,
si sobre cada una de ellas actúa una fuerza mag-
nética, se podrá afirmar que la fuerza magnética re-
sultante sobre dicho segmento es la resultante de
todas aquellas fuerzas.
– Fuerza magnética entre dos conductores paralelos
89UNI SEMESTRAL 2013 - III FÍSICA TEMA 27
ELECTROMAGNETISMO I
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Problema 1
Una partícula de carga 4 C y masa
0,4 mg es lanzada desde el origen
de coorde-nadas con una velocidad
inicial paralela al plano XY. Toda la
región se encuen-tra bajo la acción
de un campo magné-tico B 2T k
  .
Calcu le las componentes de la
velocidad inicial en m/s de esta carga
si queremos que pase por el punto
P(30, 40, 0) cm y perpendicu lar-
mente a la recta que une los puntos
O y P. 6(1 C 10 C) 
UNI 2010 - I
A) 3i 4j   B) 4i 3j  
C) 3i 4j  D) 4i 3j 
E) 3i 4 j  
Resolución:
Piden la velocidad inicial oV

.
Vista superior
• Usando la relación:
 
2
mg c
vF ma qvB m qB R mV
R
    
• Reemplazando:
6 2 7
o4x10 x2 25x10 4x10 V
   
oV 5 m/s
• Los componentes serán:
o ˆ ˆV 4i 3j m/s  

B = 2T
Respuesta: B) 2 T
Problema 2
Con el próposito de medir el valor
de un campo magnético uniforme,
se colocó en este campo un con-
ductor rectilíneo, perpendicular a las
líneas de inducción. Al medir la fuer-
za magnética que actuó sobre una
porción del conductor, para diversos
valores de la corriente que lo reco-
rría, se obtuvieron los siguientes va-
lores:
Sabiendo que la long itud de esta
porción del conductor es 5,0 cm ,
determine con ayuda de la gráfica F
vs I, el valor del campo magnético,
en teslas.
UNI 2009 - I
A) 0,06 B) 0,08 C) 0,10
D) 0,12 E) 0,14
Resolución:
Recordar que en un conductor
rectilíneo que se mueve dentro de un
campo mag-nético, aparece una
fuerza magnética (FM) cuyo módulo
viene dado por:
F ILBSen 
Considerando cualquier par de valores
F – I:
2 21, 8 10 N (3A)(5 10 m)BSen90   
 B = 0,12 Tesla
Respuesta: D) 0,12 T
Problema 3
Se fabrica una bobina con 200 vuel-
tas de alambre sobre una horma cua-
drada, de tal manera que cada espi-
ra es un cuadrado de 18 cm de lado.
Perpendicularmente al plano de la
bobina se aplica un campo magnéti-
co cuya m agnit ud cam bia
linealmente de 0,0 T a 0,5 T en 0,8
s. Calcule la magnitud de la fuerza
electromotriz inducida, en voltios, en
la bobina.
UNI 2009 - I
A) 2,05 B) 3,05 C) 4,05
D) 5,05 E) 6,05
Resolución:
Nos piden: ind N t
  

Sabemos: BACos  
En nuestro caso A y  son constantes
por lo que:
ACos B   
ind
BN ACos
t
       
 
Como nos piden la magnitud:
2 2
ind
0,5200 x (18 x10 ) .1.
0, 8
      
ind 4,05V 
Respuesta: C) 4,05 V
problemas resueltos