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NM4 MOVIMIENTO DE CARGAS EN UN CAMPO MAGNÉTICO OBJETIVO Reconocer las características de los campos magnéticos y sus interacciones con cargas eléctricas. NM4 PIEDRA-IMÁN Todo comienza cuando en la Antigüedad, en Magnesia (Asia Menor) se descubre la “piedra-imán” o “magnetita” Magnetita = Óxido de Hierro NM4 IMANES IMÁN NATURAL: Piedra constituida por Óxido de hierro (magnetita) que presenta la propiedad de atraer a ciertos cuerpos. IMANES ARTIFICIALES: Se construyen utilizando trozos o barras de Hierro. Existen de diversas formas y tamaños. NM4 IMANES NATURAL Y ARTIFICIAL NM4 POLOS MAGNÉTICOS POLO SUR POLO NORTE El estudio del comportamiento de los imanes pone de manifiesto la existencia en cualquier imán de dos zonas extremas o polos en donde la acción magnética es más intensa. Para distinguir los dos polos de un imán se les denomina polo norte y polo sur, esto sucede en todos los imanes, independientemente de la forma que tenga. NM4 NM4 INTERACCIONES ENTRE IMANES POLOS DE IGUAL NOMBRE: SE REPELEN POLOS DE DISTINTO NOMBRE SE ATRAEN NM4 NM4 IMPOSIBILIDAD DE AISLAR LOS POLOS DE UN IMÁN Es una característica del comportamiento de los imanes: si se corta un imán recto en dos mitades se reproducen otros dos imanes con sus respectivos polos norte y sur. Y lo mismo sucederá si se repite el procedimiento nuevamente con cada uno de ellos. No es posible obtener un imán con un solo polo magnético semejante a un cuerpo cargado con electricidad de un solo signo. NM4 NM4 NM4 CAMPO MAGNÉTICO (B) - Se representa mediante líneas de fuerza (“Líneas de Inducción Magnética”) - La tangente en cada punto de una línea de inducción indica la dirección del Campo B en dicho punto ( dirección en la que se orientaría una pequeña brújula situada en tal punto) - Por convenio se admite que las líneas de fuerza salen del polo Norte y se dirigen al polo Sur. NM4 NM4 CAMPO MAGNÉTICO B GENERADO POR UN IMÁN DE BARRA NM4 LÍNEAS DE INDUCCIÓN MAGNÉTICA DEL CAMPO MAGNÉTICO B B NM4 CAMPO B GENERADO POR UN IMÁN DE HERRADURA NM4 DIVERSAS CONFIGURACIONES DE CAMPOS MAGNÉTICOS NM4 B GENERADO POR IMÁN ANULAR NM4 CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE NM4 POLOS MAGNETICOS TERRESTRES Las experiencias con brújulas indican que el Polo Sur Magnético Terrestre se encuentra próximo al Polo Norte Geográfico, y viceversa. Por tal motivo, el polo norte de la brújula se orienta hacia el Norte terrestre NM4 CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE NM4 CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE ( fotografía en Ultravioleta ) NM4 CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE NM4 NM4 MODELO MAGNÉTICO DE LA MATERIA BARRA DE HIERRO NO IMANTADA BARRA DE HIERRO IMANTADA NM4 UNIDADES DE B: En el S.I.: ( T ) TESLA 1[ T ] = 1[Weber/m2] = 1[V s/m2] Otra unidad: 1[G] Gauss EQUIVALENCIA: 1[ T ] = 104[G] NM4 CONVENCIÓN PARA EL SENTIDO DE CAMPO B PERPENDICULAR AL PLANO SENTIDO SALIENTE SENTIDO ENTRANTE NM4 CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME DIRECCIÓN: PERPENDICULAR AL PLANO SENTIDO: ENTRANTE NM4 CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME DIRECCIÓN: PERPENDICULAR AL PLANO SENTIDO: SALIENTE NM4 MOVIMIENTO DE CARGAS EN UN CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME Si qo tiene v = 0 B NO EJERCE F Si v es paralela a B F=0 EN GENERAL: LA FUERZA ES PERPENDICULAR A LA VELOCIDAD DE LA CARGA NM4 LA FUERZA MAGNÉTICA O “FUERZA DE LORENTZ” DEPENDE DE: VALOR DE LA CARGA “qo” VALOR, DIRECCIÓN Y SENTIDO DE SU VELOCIDAD V INTENSIDAD, DIRECCIÓN Y SENTIDO DEL CAMPO B NM4 MEDIDA DE LA FUERZA MAGNÉTICA F F = qo ( v x B ) LO QUE EQUIVALE A: F = qo v B sen NM4 MEDIDA DE LA FUERZA MAGNÉTICA F De acuerdo con: F = qo v B sen Si = 0° F=0 Si = 90° F = qov B EN CONSECUENCIA; PARA CARGAS QUE SE MUEVEN PERPENDICULARMENTE AL CAMPO MAGNÉTICO LA INTENSIDAD DE LA FUERZA MAGNÉTICA EQUIVALE A: a)EL PRODUCTO ENTRE EL VALOR DE LA CARGA, SU RAPIDEZ Y LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNÉTICO. b) 1 TESLA = VALOR DE LA INDUCCIÓN MAGNÉTICA DE UN CAMPO QUE EJERCE UNA FUERZA DE 1(N) SOBRE UNA CARGA ELÉCTRICA DE 1(C) QUE SE MUEVE CON UNA VELOCIDAD DE 1 (m/s), PERPENDICULARMENTE AL CAMPO NM4 SENTIDO DE LA FUERZA MAGNÉTICA SE DETERMINA POR: “REGLA DE LA PALMA DE LA MANO DERECHA” NM4 REGLA DE LA PALMA DE LA MANO DERECHA NM4 NM4 CARGA POSITIVA MOVIÉNDOSE PERPENDICULARMENTE A UN B ENTRANTE EN ESTE CASO, LA CARGA REALIZA UN MCU, POR LO QUE LA FUERZA MAGNÉTICA F ADQUIERE EL CARÁCTER DE FUERZA CENTRÍPETA NM4 CARGA POSITIVA MOVIÉNDOSE PERPENDICULARMENTE A UN B SALIENTE Para una carga “q”: Como: PERO: POR LO TANTO... NM4 DETERMINACIÓN DEL RADIO De lo anterior, se obtiene: r =mv/Bq Expresión que permite determinar el radio de la circunferencia descrita por la partícula cuando se conoce su masa, su velocidad, su carga y la Intensidad de B: PARTÍCULAS RÁPIDAS MAYOR RADIO PARTÍCULAS LENTAS MENOR RADIO NM4 TRAYECTORIA SEGUIDA POR UN CONJUNTO DE IONES POSITIVOS EN UN ESPECTRÓMETRO DE MASA ( ANÁLISIS QUÍM. DE SUSTANCIAS) NM4 ¿CUÁNTO HAS APRENDIDO? ¿ Cuál será la dirección y el sentido de F sobre+Q ? NM4 ¿CUÁNTO HAS APRENDIDO? ¿ Cuál será la dirección sentido de +Q ? NM4 y el ¿CUÁNTO HAS APRENDIDO? ¿ Cuál será la dirección y el sentido de F sobre+Q ? xxxxxxxxx xxxxxxxxx xxxxxxxxx xxxxxxxxx xxxxxxxxx NM4 ¿CUÁNTO HAS APRENDIDO? ¿ Cuál será la dirección y el sentido de F sobre+Q ? •••••••••• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • NM4 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •