18-electromagnetismo I

Vista previa del material en texto

53 ANUAL EGRESADOS
 
ELECTROMAGNETISMO I
TEMA
18
MAGNETISMO 
En el siglo XVII William Gilbert emprendió el estudio 
sistemático acerca de las características que presentan 
los imanes.
El magnetismo es aquella propiedad que 
presentan algunas sustancias llamadas 
imanes que consiste en atraer limaduras 
de hierro.
◊	 MAGNETIZACIÓN	
¡Cuando un electrón rota o gira alrededor de su eje 
genera un campo magnético!, es decir actúa como un 
pequeño electroimán.
En un material no magnetizado, los átomos están 
orientados en forma aleatoria y no existe un efecto 
magnético, en cambio en un material magnetizado están 
alineados en una misma orientación. 
Un imán presenta dos zonas magnéticas, los puntos en 
las zonas magnéticas donde el efecto magnético es más 
intenso se denomina polos.
La fuerza entre los imanes tanto de atracción como 
de repulsión ocurre por la presencia de un campo 
magnético alrededor de un imán.
EXPERIMENTO DE OERSTED 
En 1820 el filósofo natural Hans Christian Oersted 
descubrió lo siguiente:
Los portadores de carga eléctrica en movimiento 
producen alrededor de ellos un campo magnético.
◊	 REGLA	DE	LA	MANO	DERECHA
FÍSICA
54 ANUAL EGRESADOS
El campo magnético en un punto se caracteriza con una 
magnitud vectorial denominado inducción magnética su 
módulo se determina mediante la: 
LEY DE BIOT - SAVART
Después de los experimentos de Oersted muchos 
científicos trabajaron sobre el mismo fenómeno, Jean 
Baptiste Biot y Félix Savart anunciaron los resultados 
del módulo de la inducción magnética es directamente 
proporcional a la intensidad de corriente eléctrica (I) e 
inversamente proporcional a la distancia (R). 
La inducción magnética en el punto “p” para un conductor 
de gran dimensión en el punto “p” se determina. 
μo: constante de permeabilidad magnética del aire o 
vacío.
μ0 = 4p × 10-7 T.m/A
INDUCCIÓN MAGNÉTICA ( ) EN EL CENTRO 
DE UNA ESPIRA CIRCULAR DE CORRIENTE:
Donde:
Bc: Inducción magnética en el centro de la espira 
circular. (tesla: T)
I: Intensidad de corriente eléctrica (ampere: A)
R: Radio de la espira conductora. (metro: m)
EJERCICIOS RESUELTOS
1. La figura muestra la sección trasversal de 2 
conductores rectilíneaos, paralelos muy largos y 
perpendiculares al plano del papel. Los conductores 
conducen corrientes electricidad de igual intensidad 
I = 1 A. Determine lamagnitud del campo mágnético 
en el punto P.
◊	 SOLUCIÓN:
B1 = B2 
Por la ley de cosenos: 
Luego,por la ley de 
Biot - Savart:
 Rpta.: 
2. Dos alambres muy largos, separados 1 m, conducen 
corrientes de 5 A cada uno en direcciones contrarias. 
¿Cuál es la magnitud del campo magnético en el 
punto medio de la distancia de separación entre 
dichos alambres?
◊	 SOLUCIÓN:
El punto medio M los vectores y están en la misma 
dirección (entrante al plano de la hoja), por lo tanto la 
magnitud de viene dada por:
P
1
B 3
2
ομ= μΤ
pτ
P 1B B 3= μΤ
PB 4 3= μΤ
FÍSICA
 
55 ANUAL EGRESADOS
donde:
Reemplazamos en (1):
 Rpta.: 4 a 10-6T
3. El conductor mostrado transporta una intensidad 
de corriente de 6A. Si su sección trasversal es 
homogénea. Determine la magnitud y la dirección del 
campo magnético en el punto O, tal como indica la 
gráfica. Considere r = 10cm
(µo = 4π x 10
-7 T.m/A)
◊	 SOLUCIÓN:
Aplicando la regla de la mano derecha para los 
segmentos circulares 1 y 2:
Para el conductor 1
Para el conductor 2
En el punto O será
 Rpta.: 
PRÁCTICA DIRIGIDA
1. Indicar verdadero o falso según corresponda:
•	 Solamente los imanes presentan propiedades mag-
néticas.
•	 Los materiales llamados ferromagnéticos intensifi-
can el campo magnético.
•	 El polo norte geográfico de la Tierra coincide con el 
polo sur magnético de la misma.
A) VVV 
B) FVV 
C) FFV 
D) FVF
2. Indicar verdadero o falso según corresponda:
•	 Los polos de un imán son inseparables.
•	 Las líneas de inducción magnética son siempre ce-
rradas.
•	 El vector inducción magnética es siempre perpendi-
cular a la línea de inducción 
A) VVV 
B) FVV 
C) FFV 
D) VVF
3. Se muestra un conductor que transporta una corriente 
de intensidad I, la inducción magnética B, en aquellos 
puntos ubicados por debajo del conductor:
A) Ingresa perpendicularmente
B) Sale perpendicularmente
C) Es hacia la derecha
D) Es hacia la izquierda
4. Calcular el módulo de la inducción magnética (en 
tesla) en el punto “A”, si I = 21A.
FÍSICA
56 ANUAL EGRESADOS
A) 6 .10-6
B) 5 .10-4
C) 2 .10-6
D) 8 .10-6
5. Calcule la inducción magnética (en tesla) en el punto
“P” situado a 10cm del punto “Q”, si por el conductor
fluye una corriente de 16A.
A) 4 .10-5
B) 4 .10-4
C) 6 .10-5
D) 8 .10-5
6. Sabiendo que la magnitud de la inducción en el
punto “P” es 160μT. Calcule la inducción magnética
en el punto “Q”.
A) 30μT
B) 38μT
C) 40μT
D) 36μT
7. En la figura se muestra la sección recta de dos
conductores de gran longitud que transportan
corrientes de I1 = 20A e I2 = 30A. Calcule la longitud
“x” si se sabe que en el punto “P” el campo magnético
total es nulo.
A) 1 m
B) 2 m
C) 0,5 m
D) 0,2 m
8. Si denotamos con B, la inducción magnética, debido
al conductor “infinito” mostrado, en un punto dado,
entonces podemos afirmar:
I. B1 = B3
II. B1 = 2B2
III. B1 = B3
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) II y III
9. Calcule la inducción magnética total en el punto “Q”
A) 20 . 10-7T
B) 20 . 10-7T
C) 12 . 10-7T
D) 12 . 10-7T
10. En la figura, ¿a qué distancia del conductor (1) la
inducción magnética es nula?
A) 2m a la derecha
B) 2m a la izquierda
C) 4m a la derecha
D) 4m a la izquierda
FÍSICA
 
57 ANUAL EGRESADOS
11. Dos cables paralelos muy largos están, separados 
en 9cm y llevan corrientes I y 2I en el mismo sentido. 
¿A qué distancia, del cable que lleva menos corriente 
no hay inducción magnética?
A) 2 cm 
B) 3 cm 
C) 4 cm 
D) 5 cm
12. Determine la inducción magnética en el origen
A) 
B) 
C) 
D) 
13. En la figura se representa las secciones de dos 
conductores rectilíneos infinitamente largos por los 
cuales circulan corrientes de intensidades I1 = 27A , 
I2 = 48A. Determine el módulo del campo magnético, 
en μT, en el punto “A”.
A) 50 
B) 100 
C) 80 
D) 30
14. Calcular el módulo de la inducción magnética en “O”.
A) 5μoI/6R
B) 4μoI/3R
C) 2μoI/R 
D) μoI/5R
15. Calcular I2 para que el campo magnético sea nulo 
en el punto “P”. 
A) 10 mA 
B) 15 mA 
C) 20 mA 
D) 25 mA