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1. MAGNETISMO Es el estudio de las propiedades de los imanes así como las leyes que rigen las interacciones entre los polos magnéticos. IMÁN: Llamamos imán a aquella sustancia capaz de atraer el hierro o cualquier aleación en base a el: NS Imán de barra N S La intensidad de un imán se concentra en los extremos, llamados “polos” norte y sur del imán. Orientación geográfica PROF.: JUAN JOSÉ ARIAS CARRASCO 3 FUERZA ENTRE IMANES NS NS SN SN F F F F F F FF NS SN NSSN INSEPARABILIDAD MAGNETICA Al dividir un imán en forma de barra, cada una de las partes resulta ser un nuevo imán, apareciendo en las regiones de división dos polos de naturaleza contraria PROF.: JUAN JOSÉ ARIAS CARRASCO 2. CAMPO MAGNETISMO Al igual que una carga eléctrica crea a su alrededor un campo eléctrico, decimos que un imán produce en el espacio circundante un campo magnético y el cual caracteriza las acciones mutuas entre los polos magnéticos. Para caracterizar al campo magnético en cada uno de sus puntos se emplea el vector inducción magnética (B), el cual es una magnitud puntual, es decir, depende del punto del campo considerado. B LÍNEAS DE INDUCCIÓN PROF.: JUAN JOSÉ ARIAS CARRASCO Unidad de medida en el S.I: tesla (T) 3.EXPERIENCIA DE OERSTED Hans C. Oersted determinó experimentalmente que toda aguja magnética o brújula colocada cerca de un conductor recorrido por una corriente, experimenta una desviación tal que tiende a colocarse en forma perpendicular al conductor. A partir del análisis de los experimentos, Oersted dedujo: 1. Toda corriente produce un campo magnético cuyo valor es proporcional a la intensidad de la corriente. 2. El campo magnético es transversal, es decir, perpendicular a la dirección de la corriente. PROF.: JUAN JOSÉ ARIAS CARRASCO Veamos: En la regla de la mano derecha el pulgar nos indica la dirección de la corriente eléctrica del conductor; los 4 dedos giran envolviendo al conductor. 4. EFECTOS MAGNÉTICOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA A) Conductor rectilíneo de longitud infinita: En este caso las líneas de inducción son circunferencias coaxiales con el conductor. A una distancia “d” del conductor el valor del campo magnético se determina por: 𝐵 = 𝜇0𝐼 2𝜋𝑟 𝜇0 = 4𝜋𝑥10 −7 𝑇. 𝑚 𝐴 (Permeabilidad magnética del vacío) PROF.: JUAN JOSÉ ARIAS CARRASCO 7 EJEMPLO: Se muestra un alambre de gran longitud. Si el módulo de la inducción magnética en P es 1 µT, determine la intensidad de corriente I. A) 2 A B) 3 A C) 4 A D) 5 A E) 6 A EJEMPLO: Se tienen dos conductores rectos y muy largos dispuestos paralelamente, tal como se muestra. Determine el módulo de la inducción magnética en P. PROF.: JUAN JOSÉ ARIAS CARRASCO 𝐵 = 𝜇0𝐼 2𝜋𝑟 ⇒ 1𝑥10−6 = 4𝜋𝑥10−7 𝐼 2𝜋 1 ∴ 𝐼 = 5𝐴 En el punto P; los campos magnéticos de cada conductor son de sentidos opuestos; por lo que sus módulos se restan: → 𝐵𝑃 = 𝐵1 − 𝐵2 = 4𝜋𝑥10−7 3 2𝜋 5𝑥10−2 − 4𝜋𝑥10−7 1 2𝜋 10𝑥10−2 ∴ 𝐵𝑝 = 10𝑥10 −6𝑇 = 10𝜇𝑇 B) Espira Circular: En este caso el vector inducción magnética es perpendicular al plano que contiene la espira cuando se toman puntos que se hallan sobre dicho plano o sobre el eje de la espira circular. En el centro de una espira circular de radio r el valor del campo está dado por: 𝐵 𝑟 𝐵 = 𝜇0𝐼 2𝑟 𝜇0 = 4𝜋𝑥10 −7 𝑇. 𝑚 𝐴 (Permeabilidad magnética del vacío) C) Solenoide: Se llama solenoide (bobina) al sistema formado por varias espiras circulares paralelas recorridas por una misma corriente, estas espiras se enrollan sobre un material aislante en un mismo sentido. 𝐵 = 𝜇0𝑁𝐼 𝐿 𝜇0 = 4𝜋𝑥10 −7 𝑇. 𝑚 𝐴 𝑁 = # 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑠 𝐼 = 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝐿 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑒𝑛𝑜𝑖𝑑𝑒 PROF.: JUAN JOSÉ ARIAS CARRASCO 01. Indicar la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. I) Todos los metales tienen propiedades ferromagnéticas. II) Los imanes pueden tener más de dos polos magnéticos. III) Un imán ferromagnético atrae a todos los metales. A) FFF B) FVF C) FFV D) VFF E) VVF CEPRE SM 2012 02. Indicar la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: I) Los imanes atraen a todos los metales. II) Los monopolos magnéticos solo atraen al hierro. III) El norte de una aguja magnética apunta al polo sur magnético de la tierra. A) VVF B) VVV C) VFV D) FFV E) FFF CEPRE SM 2011 𝐅 𝐅 𝐅 𝑽 𝐅 𝐕 PROF.: JUAN JOSÉ ARIAS CARRASCO 03. Calcule la inducción magnética a 2 m de un cable muy largo que transporta una corriente de 30 A. A) 2µT B) 4µT C) 6µT D) 3µT E) 5µT 04. Un alambre de gran longitud conduce una corriente de 10 A. Si el campo magnético externo tiene una inducción de módulo 10 µT, ¿cuál es la inducción magnética en a? A) 10 µT B) 15 µT C) 25 µT D) 30 µT E) 0 PROF.: JUAN JOSÉ ARIAS CARRASCO 06. Si el módulo de la inducción magnética resultante en P, debido a los conductores de gran longitud, es 10-5 T, calcule la intensidad de corriente eléctrica que pasa por el conductor (1). (𝐼2 = 20 𝐴) A) 10 A B) 8 A C) 6 A D) 5 A E) 4 A PROF.: JUAN JOSÉ ARIAS CARRASCO 07. Se muestran dos espiras circulares de radios R = cm y 2R por las cuales circula la misma intensidad de corriente eléctrica I = 2 A. El campo magnético en el centro de las espiras es: A) 50 µT B) 40µT C) 30 µT D) 20 µT E) 10 µT PROF.: JUAN JOSÉ ARIAS CARRASCO 08. Se está diseñando un solenoide superconductor para generar un campo magnético de 10π Tesla. Si el devanado del solenoide tiene 2000 vueltas/metro; ¿qué corriente se requiere? A) 125 A B) 1250 A C) 12500 A D) 12,5 A E) 500 A PROF.: JUAN JOSÉ ARIAS CARRASCO RETO: En la figura mostrada los alambres paralelos infinitamente largos conducen I= 5 A. Hallar el campo magnético resultante en el punto “M” 3 m X M2m 3 m X M2m
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