¿CUÁLES SON LAS TEORÍAS FÍSICAS NECESARIAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN TREN DE LEVITACIÓN MAGNÉTICA?
ACTIVIDAD
4
CAMPO MAGNÉTICO Y CAMPO ELÉCTRICO: FUERZAS LORENTZ
Amplía tus conocimientos sobre el campo gravitatorio. Observa la siguiente animación.
Este video sólo puede visualizarse con conexión a internet. La propiedad del mismo corresponde a quien lo publica
en Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=FStP8lIIJPQ
Investiga la expresión de la fuerza de carga en un campo magnético:
Explora los conceptos
Explora los conceptos
1. La fuerza es perpendicular a ambas, a la
velocidad v de la carga y al campo
magnético B, mientras que La fuerza
electrostática es tangente en cada punto a
las líneas de campo eléctrico.
velocidad v de la carga y al campo
magnético B, mientras que La fuerza
electrostática es tangente en cada punto a
las líneas de campo eléctrico.
2. La magnitud de la fuerza es:
F = q.v.B.senθ donde θ es el ángulo
< 180 grados entre la velocidad y el campo
magnético. Esto implica que la fuerza
magnética sobre una carga estacionaria o
una carga moviéndose paralela al campo
magnético es cero.
F = q.v.B.senθ donde θ es el ángulo
< 180 grados entre la velocidad y el campo
magnético. Esto implica que la fuerza
magnética sobre una carga estacionaria o
una carga moviéndose paralela al campo
magnético es cero.
3. La dirección de la fuerza está dada por
la regla de la mano derecha. Esto implica
que el módulo del vector velocidad no
cambia (no se ve alterada la celeridad o
rápidez de la partícula) pero si su dirección.
la regla de la mano derecha. Esto implica
que el módulo del vector velocidad no
cambia (no se ve alterada la celeridad o
rápidez de la partícula) pero si su dirección.
4. Dado que la fuerza es perpendicular al
desplazamiento que se produce en la
trayectoria, el trabajo de la fuerza de
Lorentz es nulo. Por tanto, en los campos
magnéticos la energía cinética de una
partícula permanece constante.
desplazamiento que se produce en la
trayectoria, el trabajo de la fuerza de
Lorentz es nulo. Por tanto, en los campos
magnéticos la energía cinética de una
partícula permanece constante.
Explora y amplía tus conceptos:
La fuerza sobre un conductor rectilíneo
Un conductor puede ser un cable o alambre
por el cual circula una corriente eléctrica.
Una corriente eléctrica es un conjunto de
cargas eléctricas en movimiento.
En el momento en que se sitúa el conductor
en un campo magnético, de igual manera
como se ejerce una fuerza lateral sobre
una carga en movimiento, también existe
una fuerza que se ejerce sobre el
conductor.
Esta fuerza es equivalente a la resultante
de las fuerza sobre cada carga cuyo
movimiento sobre el alambre produce una
corriente eléctrica.
por el cual circula una corriente eléctrica.
Una corriente eléctrica es un conjunto de
cargas eléctricas en movimiento.
En el momento en que se sitúa el conductor
en un campo magnético, de igual manera
como se ejerce una fuerza lateral sobre
una carga en movimiento, también existe
una fuerza que se ejerce sobre el
conductor.
Esta fuerza es equivalente a la resultante
de las fuerza sobre cada carga cuyo
movimiento sobre el alambre produce una
corriente eléctrica.
Explora sobre la fuerza sobre un conductor rectilíneo
Explora los conceptos
La fuerza sobre el conductor se
calcula como: Donde es la intensidad de la
corriente que circula por el conductor.
Esta expresión se conoce también
como Ley de Laplace En el caso de que tengamos que
calcular su módulo, este resulta ser:
Siendo el ángulo formado por las
direcciones entre el hilo conductor y
el campo magnético.
Por las propiedades del producto
vectorial se deduce que:
Cuando el campo B es paralelo al
conductor, la fuerza magnética
ejercida sobre el conductor es nula.
calcula como: Donde es la intensidad de la
corriente que circula por el conductor.
Esta expresión se conoce también
como Ley de Laplace En el caso de que tengamos que
calcular su módulo, este resulta ser:
Siendo el ángulo formado por las
direcciones entre el hilo conductor y
el campo magnético.
Por las propiedades del producto
vectorial se deduce que:
Cuando el campo B es paralelo al
conductor, la fuerza magnética
ejercida sobre el conductor es nula.
Explora sobre la fuerza entre dos conductores rectilíneos paralelos
Explora
Explora
Si se tienen dos conductores rectilíneos
paralelos por los que circulan dos corrientes
eléctricas del mismo sentido
Tal y como muestra la figura ambos
conductores generarán un campo magnético
uno sobre el otro, dando lugar a una fuerza
entre ellos, la cual pueden ser de repulsión o
de atracción según el sentido de las corrientes.
paralelos por los que circulan dos corrientes
eléctricas del mismo sentido
Tal y como muestra la figura ambos
conductores generarán un campo magnético
uno sobre el otro, dando lugar a una fuerza
entre ellos, la cual pueden ser de repulsión o
de atracción según el sentido de las corrientes.
I1 es corriente eléctrica del conductor 1
I2 es corriente eléctrica del conductor 2
L es longitud de los conductores
R distancia entre los conductores.
I2 es corriente eléctrica del conductor 2
L es longitud de los conductores
R distancia entre los conductores.
es una constante denominada
permeabilidad del espacio libre.
Su valor en el Sistema Internacional es:
permeabilidad del espacio libre.
Su valor en el Sistema Internacional es:
Esta fuerza es atractiva cuando las corrientes
tienen el mismo sentido y repulsivo si el sentido
es opuesto
tienen el mismo sentido y repulsivo si el sentido
es opuesto
Explora y amplía tus conceptos:
La fuerza sobre una espiral
Una espiral portadora de corriente no
experimenta ninguna fuerza neta situada en
un campo magnético uniforme, pero sobre ella
se ejerce un par que tiende a girarla.
La orientación de la espira puede describirse
convenientemente mediante un vector unitario
que es perpendicular al plano de la espiral.
La figura muestra las fuerzas ejercidas por un
campo magnético uniforme sobre la espira
rectangular cuyo vector unitario forma un
ángulo con el campo magnético B.
experimenta ninguna fuerza neta situada en
un campo magnético uniforme, pero sobre ella
se ejerce un par que tiende a girarla.
La orientación de la espira puede describirse
convenientemente mediante un vector unitario
que es perpendicular al plano de la espiral.
La figura muestra las fuerzas ejercidas por un
campo magnético uniforme sobre la espira
rectangular cuyo vector unitario forma un
ángulo con el campo magnético B.
Explora sobre la fuerza sobre un conductor rectilíneo
Explora los conceptos
Explora los conceptos
Esta imagen te muestra una aplicación
en el principio del motor eléctrico.
La fórmula de la imagen anterior se explica
así:
Estas fuerzas forman un par de modo que el
momento es el mismo respecto a cualquier
punto. El punto P de la figura es un punto
conveniente respecto al cual calcular el
momento del par.
en el principio del motor eléctrico.
La fórmula de la imagen anterior se explica
así:
Estas fuerzas forman un par de modo que el
momento es el mismo respecto a cualquier
punto. El punto P de la figura es un punto
conveniente respecto al cual calcular el
momento del par.
La magnitud del momento es:
en donde A = ab es el área de la espira. Si
esta posee N vueltas, el momento del par
tiene la magnitud:
en donde A = ab es el área de la espira. Si
esta posee N vueltas, el momento del par
tiene la magnitud:
Este momento tiende a girar la espira hasta
que su plano sea perpendicular a B, es decir,
de modo que tenga la misma dirección
que B.
El momento puede escribirse
convenientemente en función del momento
dipolar magnético (o simplemente
momento magnético) de la espira de corriente,
definido por:
que su plano sea perpendicular a B, es decir,
de modo que tenga la misma dirección
que B.
El momento puede escribirse
convenientemente en función del momento
dipolar magnético (o simplemente
momento magnético) de la espira de corriente,
definido por:
Momento dipolar magnético de una espira de
corriente. La unidad SI del momento
magnético es:
En función del momento dipolar magnético, el
momento sobre la espira de corriente viene
dado por:
corriente. La unidad SI del momento
magnético es:
En función del momento dipolar magnético, el
momento sobre la espira de corriente viene
dado por: