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13- CAMPO MAGNÉTICO DE UNA CORRIENTE Hans Christian Oersted 1819 Dinamarca (1777-1851) Michael Faraday 1831 (Inglaterra, 1791-1867) Joseph Henry 1830 (EEUU, 1797 -1878) Oersted demostró que podían producirse efectos magnéticos moviendo cargas eléctricas. Faraday y Henry demostraron que podían obtenerse corrientes moviendo imanes. CAMPO MAGNÉTICO DEFINICIÓN: Se dice que existe campo magnético en un punto si se ejerce una fuerza de origen magnético sobre una carga en movimiento que pase por ese punto. 1) Determinar el valor, dirección y sentido del campo magnético en un punto. 2) Determinar el valor, dirección y sentido de la fuerza de origen magnético ejercida sobre una carga móvil al pasar por un punto en un campo magnético dado. Problemas: + p v r B 13-CAMPO MAGNÉTICO DE UNA CORRIENTE 13.1- Campo Magnético creado por una carga móvil v q P1 P 2 Dirección de B en P2 en P1 Plano determinado por v y el segmento que une q con P Dirección de B r 1 r 2 Figura 1 1 2 q carga creadora del campo + v1 p1 B1 r2 p2 B2 p3 r1 B3 r1 qB qvB 2 1 pr B senB 2r senvq 'kB 2 3 La dirección del campo magnético B en un punto P es perpendicular al plano determinado por el vector v y la línea que une la carga con el punto P. Es conveniente introducir otra constante k’ = μ0 / 4 2r senvq 'kB 2 22 A N A m Am N A Tm s C Tm s m C Tm v.q r.B 'k 2 0 r q.v.senθ 4π μ B qv F B A m.T 'k 710 T Am N C s m N B El dedo pulgar de la mano derecha apuntando en el sentido de la velocidad de la carga Carga positiva sujeta con la mano derecha x yz r v x y z B (hacia la derecha) B (hacia la izquierda) B (entrante a la página) B (saliente de la página) q P1 P 2 P 3 v B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 r 4 r 2 r 1 r 3 r 5 1 2 3y 4 5y SENTIDO DE B Los dedos curvados indican el sentido de las líneas de inducción Líneas de campo magnético son círculos en planos perpendiculares a v, concéntricos con la recta de acción de v. La dirección del campo magnético B en un punto P es perpendicular al plano determinado por el vector v y la línea que une la carga con el punto P y el sentido se obtiene con la regla de la mano derecha q carga creadora del campo + v1 p1 r1 B1 + v p + v x + v x x x x x x x x x x - x v Campo creado por una corriente eléctrica. Ley de Biot dVnN dV N n volumendeunidad cargasdenº dl: pequeño trozo de conductor I: Intensidad de corriente eléctrica A: área transversal del conductor dlAdV qdlAndQqdVnqNdQ 2r senvdQ 'kdB 2r sendlI 'kBBIOTDELEY 2r senvdlAqn 'kdB 2r sendlI 'kdB Soluciones particulares de la ley de Biot a i 'k a i B 22 4 0 El campo magnético B producido por un largo conductor rectilíneo: Ley de Biot-Savart Las líneas de inducción magnética son curvas cerradas, circunferencias, con sus centros en el conductor y situadas en planos perpendiculares. x Soluciones particulares de la ley de Biot Campo magnético producido en el centro de una espira circular .R i μB 2 0 Si en lugar de una sola espira, se tiene un cuadro o una bobina formada por N espiras apretadas .R iN μB 2 0 Soluciones particulares de la ley de Biot Campo magnético en el eje de un solenoide Siendo “N” el número total de espiras, “l” , la longitud del solenoide e “i” la intensidad de corriente. l iN μB 0 Soluciones particulares de la ley de Biot Campo magnético en el núcleo de un toroide Siendo “N” el número total de espiras, “l” la circunferencia media del toroide e “i” la intensidad de corriente l iN μB 0 Si en un lugar del espacio hay un campo eléctrico E una carga en reposo q1+ o una carga q2 - E + q1 - Aparecen fuerzas de origen eléctrico F E + q1 - F qEFe Dirección: La misma que la de E Sentido: El de E si q + y contrario al de E si q - REPASO Si en un lugar del espacio hay un campo magnético B una carga en movimiento q1+ con velocidad v1 o una carga q2 - con velocidad v2 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x B + q1 v1 F1 F2 sen.vq.BF m Byventreángulo: Dirección: perpendicular a v, perpendicular a B Sentido: regla de la mano izquierda TteslamAN smC N B 11 1 T m Wb A B 2 v2 q2 - Si en un lugar del espacio hay una carga en reposo q1+ o una carga q2 – producen un campo eléctrico E 2r q k E Dirección: radial Sentido: hacia fuera, si q es + hacia adentro, si q es - Campo Magnético creado por una carga móvil v q P1 P 2 Dirección de B en P2 en P1 Plano determinado por v y el segmento que une q con P Dirección de B r 1 r 2 Figura 1 1 2 2r senvq 'kB Una carga en movimiento q1+ con velocidad v1 o una carga q2 - con velocidad v2 Sentido: Regla de la mano derecha 2r senvq 'kB 2r q k E 2r m Gg Relacionando lo visto de magnetismo Carga – Carga Conductor - Carga Conductor – Conductor Carga - Conductor 2r senvq 'kB a I 'kB 2 a I 'kB 2 senLIBF senLIBF senvqBF senvqBF 2r senvq 'kB 14- Dos largos conductores rectilíneos verticales están separados 10 cm. Por ellos circulan corrientes de 6 A y 4 A y de sentido hacia arriba. Determine: a) El campo magnético (módulo, dirección y sentido) creado por cada una de ellas en un punto que equidista de ambos conductores. a I 'kB 11 2 a I2 'kB 22 T10x4,2B m05,0 A6.2 10B 51 7 1 PenhojaladeplanoalEntrante T10x6,1B m05,0 A42 10B 52 7 2 PenhojaladeplanoalSaliente 14- Dos largos conductores rectilíneos verticales están separados 10 cm. Por ellos circulan corrientes de 6 A y 4 A y de sentido hacia arriba. Determine: b) La fuerza (módulo, dirección y sentido) que se ejerce sobre una carga de + 2nC que pasa por ese punto con una velocidad de 2.10 4 m/s con la misma dirección y sentido de las corrientes. 21P BBB T10x8BT10x6,1T10x4,2B 6P 55 P PenhojaladeplanoalEntrante v F Carga - Carga + q1 v1 F2 x x x x x x x x x x x x x x x x + q2 v2 senvqBF 2212 r 2 11 1 r senvq 'kB Conductor rectilíneo - Carga a I 'kB 2 senvqBF 111 x x x x x x x x x x x x x x x x x x + q1 v1 F1 a Conductor - Conductor F2 I1 I2 a I 'kB 11 2 senLIBF 212 a Carga - Conductor sen r vq'k B 2 11 1 senLIBF 1 r L I F
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