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    3.2.1 Fuerza magnetica sobre un conductor electrico

     
    La fuerza magnética es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.
     
     



     

    La fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magnética entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen microcorrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo magnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo.

     

     

     

    Fuerza magnética sobre un conductor

    Un conductor es un hilo o alambre por el cual circula una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre por el que circula una corriente eléctrica.

     

     
     

     

     

     
     

    Fuerza sobre una porción de conductor rectilíneo.

    En el espectrómetro de masas o en el ciclotrón, ya hemos estudiado la fuerza que ejerce un campo magnético sobre un portador de carga y el movimiento que produce.






    En la figura, se muestra la dirección y sentido de la fuerza que ejerce el campo magnético B sobre un portador de carga positivo q, que se mueve hacia la izquierda con velocidad v.

    Calculemos la fuerza sobre todos los portadores (nSL) de carga contenidos en la longitud L del conductor.

    El vector unitario ut=v/v tiene la misma dirección y sentido que el vector velocidad, o el sentido en el que se mueven los portadores de carga positiva.

    En el caso de que el conductor no sea rectilíneo, o el campo magnético no se constante, se ha de calcular la fuerza sobre un elemento de corriente dl

    • Las componentes de dicha fuerza dFx y dFy
    • Se ha de comprobar si hay simetría de modo que alguna de las componentes sea nula
    • Finalmente, se calculará por integración las componentes de la fuerza total F

    Fuerza magnética sobre conductor rectilíneo
    Intensidad de la corriente
    La intensidad de la corriente eléctrica es la carga que atraviesa la sección normal S del conductor en la unidad de tiempo. En el estudio del motor iónico vimos el significado de flujo másico y flujo de carga o intensidad
    Sea n el número de partículas por unidad de volumen, v la velocidad media de dichas partículas, S la sección del haz y q la carga de cada partícula.
    La carga Q que atraviesa la sección normal S en el tiempo t, es la contenida en un cilindro de sección S y longitud v•t.
    Carga Q= (número de partículas por unidad de volumen n)•(carga de cada partícula q)• (volumen del cilindro Svt)
    Q=n•qS•v•t
    Dividiendo Q entre el tiempo t obtenemos la intensidad de la corriente eléctrica.
    i=nqvS
    La intensidad es el flujo de carga o la carga que atraviesa la sección normal S en la unidad de tiempo, que es el producto de los siguientes términos:
    • Número de partículas por unidad de volumen, n
    • La carga de cada partícula, q.
    • El área de la sección normal, S
    • La velocidad media de las partículas, v.

     

     

     

     

    Conductor no rectilíneo





    Si se considera solamente un elemento diferencial de un conductor de longitud \scriptstyle d \bold{l}, la fuerza \scriptstyle d\bold{F} puede encontrarse mediante la expresión

    \bold{F} = \int_L i(d \bold{l} \times \bold{B})

    Considérese, por ejemplo, un alambre de la forma mostrada en la figura, que lleva una corriente i y se encuentra en el seno de un campo magnético uniforme de inducción magnética \,\! B saliendo del plano de la figura tal como lo muestran los puntos. La magnitud de la fuerza sobre cada tramo recto está dada por:

    \,\! F_1 = F_3 = i l B

    y apunta hacia abajo tal como lo muestran los vectores coloreados de verde. Un segmento de alambre de longitud \,\!d \vec l en el arco experimenta una fuerza d \vec F cuya magnitud es:

    \,\! dF = iBdl = iB(Rd\theta)

    y cuya dirección es radial hacia O, que es el centro del arco. Solamente la componente hacia abajo de esa fuerza es efectiva, porque la componente horizontal es anulada por una componente directamente opuesta proveniente del correspondiente segmento de arco a la derecha de O. En consecuencia, la fuerza total sobre el semicírculo de alambre alrededor de O apunta hacia abajo y es:

     F_2 = \int_{0}^{\pi}dF \sin \theta = \int_{0}^{\pi} (iBRd \theta )\sin \theta =iBR \int_{0}^{\pi} \sin \theta d \theta = 2iBR

    Entonces, la fuerza total será:

    \,\! F = F_1 + F_2 + F_3 = 2ilB + 2iBR = 2iB (l+R)

    Es interesante notar que esta fuerza es la misma que obraría sobre un alambre recto de longitud \,\! 2l+2R

     

     

     

     

    Atracciones y repulsiones magnéticas entre corrientes

    Las corrientes eléctricas en presencia de imanes sufren fuerzas magnéticas, pero también las corrientes eléctricas y no sólo los imanes producen campos magnéticos; de modo que dos corrientes eléctricas suficientemente próximas experimentarán entre sí fuerzas magnéticas de una forma parecida a lo que sucede con dos imanes.
     




     

     

     

     

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    CUESTIONARIO
     
    1.-¿Que es la fuerza magnetica?
     R= Es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento.

     
    2.-¿Por que motivo son producidas las fuerzas magneticas?
     R= Por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.

     
    3-¿Que es un conductor?
    R= Es un hilo o alambre por el cual circula una corriente eléctrica.

     
    4-¿Que es una corriente electrica?
    R= es un conjunto de cargas electricas en movimiento.

     
    5-¿Que tipo de conductores electricos existen?
     R= Conductor rectilíneo y Conductor no rectilíneo.

     
    6.-¿Porque sucede que entre imanes hay un efecto residual de la fuerza magnetica entre cargas en movimiento?
     R= Porque en el interior de los imanes convencionales existen microcorrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo magnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo.

     
    7.-¿Que fuerza ejerce un campo magnetico?
    R=  una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre por el que circula una corriente eléctrica.

     
    8.-¿En que consiste el conductor rectilineo?
     R= La intensidad de la corriente eléctrica es la carga que atraviesa la sección normal S del conductor en la unidad de tiempo. En el estudio del motor iónico vimos el significado de flujo másico y flujo de carga o intensidad

    9.-¿Que producen las corrientes electricas y los imanes?

    R= campos magnéticos

    10.-¿Que es la intensidad de la corriente electrica?

    R= es la carga que atraviesa la sección normal S del conductor en la unidad de tiempo. En el estudio del motor iónico vimos el significado de flujo másico y flujo de carga o intensidad

     
     
     
     
     
     
     

     

    http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_magn%C3%A9tica.

     

    http://www.fisicanet.com.ar/fisica/magnetismo/ap02_fuerza_magneticas.php

     

    FORMULARIO DINAMICO:






    DAMARIS DANAE ROJAS PONCE

    GRADO: 5

    GRUPO:G

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    carlos cbtis162,
    21/11/2010 11:54
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