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Dinámica de Partículas
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Cargas eléctricas que mueven en un campo magnético son desflecadas en forma perpendicular a la dirección en que se desplazan y en que apunta el campo magnético.
La fuerza que actúa sobre la partícula depende de la carga, de la velocidad y del campo magnético se denomina la fuerza de Lorentz.
ID:(818, 0)
Corrientes paralelas
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Si permitimos que dos corrientes fluyan en forma paralela, podemos observar que surge una fuerza atractiva entre los cables.
Recordemos que las corrientes están compuestas por electrones en movimiento. Naturalmente, los electrones tienden a repelerse entre sí debido a sus cargas negativas. Sin embargo, cuando estas cargas están en movimiento, esta fuerza repulsiva se convierte en una fuerza atractiva, lo que resulta en la observación de atracción entre los conductores cargados negativamente."
ID:(11772, 0)
Corrientes paralelas opuestas
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Cuando permitimos que dos corrientes fluyan de forma paralela pero en direcciones opuestas, observamos una fuerza repulsiva entre los cables.
Si comparamos este experimento con aquel en el que el flujo es paralelo pero fluyen en la misma dirección, la clave radica en que en este último caso existe una velocidad relativa.
ID:(11773, 0)
Corrientes paralelas, campo no es eléctrico
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Si se coloca una placa metálica entre ambos conductores, no se observa ningún efecto evidente:
Por lo tanto, podemos concluir que el campo generado no se corresponde con un campo eléctrico tradicional.
ID:(11774, 0)
Efecto de corriente sobre una brújula
Imagen
Cuando una brújula se expone a una corriente eléctrica, se observa el siguiente comportamiento:
En resumen, la aguja de la brújula:
• no gira si no hay corriente eléctrica presente
• gira cuando hay un flujo de corriente eléctrica
• si se invierte el flujo de corriente eléctrica, la rotación de la aguja también se invierte
ID:(11775, 0)
Detección del campo magnético generado
Imagen
Si exploramos el espacio alrededor de un alambre con una brújula, podemos observar que la corriente induce la aparición de un campo magnético:
Esta es la razón por la cual los cables paralelos pueden atraerse o repelerse dependiendo de la dirección de la corriente. La clave radica en que:
La corriente genera un campo magnético, y este campo magnético ejerce una fuerza sobre las cargas en movimiento.
ID:(11776, 0)
Ley de Lorenz
Ecuación
La fuerza
| $ \vec{F} = q ( \vec{E} + \vec{v} \times \vec{B} )$ |
ID:(3219, 0)
Magnitud de la componente magnética de la fuerza de Lorentz
Ecuación
La componente magnética de la fuerza de Lorentz es
| $ \vec{F} = q \vec{v} \times \vec{B} $ |
por lo que con
| $\mid\vec{a}\times\vec{b}\mid=\mid\vec{a}\mid\mid\vec{b}\mid\sin\theta$ |
su magnitud será
| $ F = q v B \sin \theta $ |
ID:(3873, 0)
Movimiento circular en el campo magnético
Ecuación
La la componente magnética de la fuerza de Lorentz
| $ F = q v B \sin \theta $ |
es siempre perpendicular a la dirección de movimiento lleva a que la partícula se desplaza en un circulo (la velocidad es tangencial a este y con ello siempre ortogonal al radio). El radio tendrá que ser tal que la fuerza magnética es igual a la fuerza centrifuga por lo que se tendrá que
| $ m \displaystyle\frac{ v ^2}{ r }= q v B $ |
ID:(3229, 0)
Radio de la órbita en el campo magnético
Ecuación
Al ser el movimiento de una carga eléctrica en un campo magnético circular satisfaciendo la igualdad entre las fuerzas magnética y centrifuga
| $ m \displaystyle\frac{ v ^2}{ r }= q v B $ |
se tendrá que el radio de la órbita será
| $ r =\displaystyle\frac{ m v }{ q B }$ |
ID:(3874, 0)
Frecuencia del ciclotrón
Ecuación
Al ser el movimiento de una carga eléctrica en un campo magnético circular satisfaciendo la igualdad entre las fuerzas magnética y centrifuga
| $ m \displaystyle\frac{ v ^2}{ r }= q v B $ |
con lo que se puede calcular la frecuencia angular
| $ v = r \omega $ |
con que rota la carga en torno al centro de la órbita
| $ \omega =\displaystyle\frac{ q B }{ m }$ |
que permite determinar la relación entre la carga y masa en forma empírica.
ID:(10058, 0)
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Video: Dinámica de partículas