Campo Magnetico

Campo Magnetico

Se ha demostrado que un campo magnético estático y una partícula estacionaria cargada no interactúan entres sí, pero cuando una partícula cargada se mueve a través de un campo magnético, esta partícula presenta una fuerza magnética, la cual llega a alcanza su máximo valor al moverse una partícula de manera perpendicular a las líneas de campo magnético, esta fuerza se hace cero cuando la partícula se mueve a lo largo de la línea de campo

Para describir las interacciones de cargas móviles por campo magnético, se manejan los siguientes dos puntos:

Digamos que se tiene un campo magnético B que ejerce una fuerza magnética en un punto sobre una carga de prueba, esta entidad de prueba es una carga q que se mueve a una velocidad v, se sabe que la magnitud de la fuerza magnética que se encuentra sobre la partícula es semejante a la de la carga q, al velocidad de esta carga, la intensidad de campo magnético externo B y el ángulo θ que está formado entre la dirección de la velocidad v y la dirección de B, en base a lo anterior podemos definir la expresión que da como resultado la fuerza magnética de la siguiente forma:

Attach:MTIMCMIEPformula1.gif Δ

En base a la expresión anterior podemos definir la magnitud del campo magnético, simplemente despejando B, la formula queda de la siguiente manera:

Attach:MTIMCMIEPformula2.gif Δ

La unidad en el sistema internacional (SI) del campo magnético es el tesla (T) o también el weber (wb) por metro cuadrado, se pueden expresar las unidades del campo magnetizo de la siguiente forma:

Attach:MTIMCMIEPformula3.gif Δ

En el sistema cgs se utiliza el gauss (G) como unidad del campo magnético, para realizar una conversión entre la unidad del campo magnético en el SI y la unidad del campo magnético en el sistema cgs, se utiliza la siguiente relación:

Attach:MTIMCMIEPformula4.gif Δ

Si se desea obtener la fuerza magnética máxima presente sobre una partícula se tiene que tomar en cuenta lo siguiente; la partícula se está moviendo perpendicularmente al campo magnético, con un ángulo de 90 grados, se sabe que sen 90 = 1, por lo tanto la expresión para obtener la magnitud de la fuerza máxima es la siguiente:

Attach:MTIMCMIEPformula5.gif Δ

Como ya se menciono antes, la fuerza magnética ejercida sobre una partícula es cero cuando se mueve a la dirección del campo magnético o en dirección opuesta a este, debido a que la velocidad v es paralela al campo magnético, e respuesta el ángulo entre ellos es cero o 180 grados, (con esto se sabe que sen 0 = 0 o sen 180 = 0 por lo tanto no existe una fuerza magnética sobre la partícula.

Para determinar la dirección de la fuerza, existe un método muy sencillo llamado la regla número 1 de la mano derecha, la cual dice:

Mantenga la mano derecha abierta, después coloque la mano en dirección al campo magnético B con el pulgar apuntando a la dirección de la v, la fuerza F sobre una carga positiva se dirige hacia afuera de la palma de su mano y si la carga es negativa se dirige de forma opuesta, es decir encuentra la dirección de la carga simulando que es positiva y después invierta la dirección.


Ejemplo.

En una región de un espacio se mueve un haz de protones, en este espacio existe un acampo magnético uniforme de 2 T el cual tiene una dirección sobre el eje positivo z (observe la figura), se sabe que la velocidad de los protones es de 3X105 m*s−1,en el plano xz, se forma un ángulo de 30 grados con respecto al eje positivo. Determine la fuerza ejercido sobre un protón con varga 1.6X10−19 C.

La fuerza ejercida es de 4.8 X 10−14 N.


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