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Tema
Fuerza de Origen Magnético
Elaborado por:
M del Carmen Maldonado Susano
17 de abril de 2017
El alumno obtendrá experimentalmente
el modelo matemático que relaciona la
fuerza de origen magnético que
experimenta un conductor con
corriente eléctrica que se encuentra
dentro de un campo magnético.
M del Carmen Maldonado Susano 2
Objetivo
Magnetita
Hace más de 2000 años los
griegos sabían de cierto
material que se encontraba en
la naturaleza llamado
magnetita.
Magnetita
Un imán tiene dos polos :
❖Polo norte
❖Polo sur
Siempre se presentan por parejas.
Imán
Figura del imán https://cibertareas.com/
Los polos magnéticos aislados no
existen.
La estructura magnética más
simple es el dipolo magnético.
Dipolo magnético
Figura del imán https://cibertareas.com/
Polos iguales, se repelen.
Figura del imán https://cibertareas.com/
Polos diferentes, se atraen.
Figura del imán https://cibertareas.com/
Fuerza magnética
Por lo tanto, existen dos tipos
de fuerzas magnéticas:
❑ Fuerza de repulsión:
❖ Polos iguales
❑ Fuerza de atracción:
❖ Polos diferentes
Campo magnético
Es la región del espacio que rodea a
un imán.
Es la región del espacio que rodea a
una carga eléctrica en movimiento.
Campo Magnético
Matemáticamente se expresa.
La unidad del campo magnético en el SI es
la tesla (T).
senvq
FB =
F : fuerza magnética [N]
v: velocidad de la carga eléctrica [m/s]
q: es carga eléctrica [C]
Campo Magnético
Líneas del Campo Magnético
❖Salen del polo Norte y llegan al polo
Sur.
❖Son líneas imaginarias.
❖No se cruzan entre ellas.
❖Entre más líneas haya mayor será el
campo magnético.
SN
Fuerza Magnética
debida a una carga móvil
La Fuerza magnética debida a una carga móvil, está dada por:
F : Fuerza magnética [N]
B: Campo magnético [T]
v: Velocidad de la carga eléctrica [m/s]
q: Carga eléctrica [C]
Bvq
xF =
Fuerza Magnética
La Fuerza magnética (F) es perpendicular
al Campo magnético (B).
La Fuerza (F) es perpendicular a la
velocidad (v).
q
v
B
F
Fuerza Magnética
La magnitud de la Fuerza magnética (F)
quedaría como:
senBvqF
=
F : Fuerza magnética [N]
B: Campo magnético [T]
v: Velocidad de la carga eléctrica [m/s]
q: Carga eléctrica [C]
Fuerza Magnética
La Fuerza F es proporcional a sen, en
donde , es el ángulo que forman la
velocidad v y el campo magnético B.
Si v es paralelo o antiparalelo con el
campo magnético B, entonces la fuerza
magnética será nula.
Fuerza Magnética
La fuerza es proporcional a la carga q.
La fuerza que actúa sobre una carga
negativa posee dirección opuesta a la de
una carga positiva con igual velocidad.
-q
v
B
F
q
v
B
F
Fuerza Magnética
La fuerza magnética que actúa sobre un
conductor recto de longitud 𝐿 , que lleva una
intensidad de corriente I, al colocarlo en el
interior de un campo magnético B uniforme,
vectorialmente sería:
La dirección de la longitud 𝐿 , es la misma
dirección de la intensidad de corriente.
)BxL(IF =
Fuerza Magnética
La magnitud de la fuerza magnética
entonces es:
Unidad de la Fuerza magnética en el SI es el
newton [ N ] .
senLIBFm
=
Fuerza Magnética
Fuerza de Lorentz
La fuerza total que actúa sobre una
partícula cargada que se mueve en
el interior de un campo eléctrico E
y un campo magnético B es:
𝐹 = 𝑞𝐸 + 𝑞 𝑣 × 𝐵
Fuerza de Lorentz
Ley de Biot-Savart
Se llegó a la conclusión de que
“el campo magnético es
producido por cargas
eléctricas en movimiento”; es
decir, por corrientes eléctricas.
Ley de Biot-Savart
Regla de la mano
derecha
I
B
Para conocer la dirección del Campo Magnético B en
un conductor usamos la regla de la mano derecha.
El pulgar apunta la dirección de la corriente eléctrica I y
los demás dedos apuntan al Campo Magnético B.
Regla de la mano derecha
Gráfica
Modelo Gráfico
Modelo Gráfico
La intensidad de corriente
eléctrica “I”
Modelo GráficoModelo Gráfico
Modelo GráficoModelo Gráfico
m= B L sen
Modelo Gráfico
Modelo Matemático
Modelo Matemático
mag
NF N m I A b N
I
= +
Calcular el valor de la pendiente (m) y
de la ordenada al origen (b) y sustituirlo
en la ecuación siguiente:
Ejercicios
28/10/2019 37
En la práctica de “Fuerza magnética” se obtuvieron los
siguientes resultados. La Longitud es la variable
independiente. Con base en ello determine:
A) Modelo matemático
B) Significado físico de la pendiente
C)Valor del Campo magnético B
D) ¿Qué longitud debe tener el conductor para que se
ejerza una Fuerza magnética de 10 N ?
E) Si el conductor se girará 90° ¿Cuánto valdría la Fuerza
magnética para una longitud de 1 m?
Ejercicio No. 1
0
28/10/2019 39
A) Modelo matemático
Fm = m L + B
B) Significado físico de la pendiente
m = B sen θ
C)Valor del Campo magnético B
B = m / sen θ
Ejercicio No. 1
28/10/2019 40
D) ¿Qué longitud debe tener el
conductor para que se ejerza una
Fuerza magnética de 10 N ?
E) Si el conductor se girará 90°
¿Cuánto valdría la Fuerza magnética
para una longitud de 1 m?
Ejercicio No. 1
Ejercicio 2
28/10/2019 42
Un protón tiene una velocidad v=(3i +5j +0k) m/s
dentro de un campo magnético uniforme dado por
B=(0i +4j +3k) T.
¿Cual es la fuerza magnética que siente la partícula
alfa?
Ejercicio No. 2
28/10/2019 43
¿Cual es la fuerza magnética que siente la partícula
alfa?
1 * 3 5 0
0 4 3
i j k
F q=
Ejercicio No. 2
Ejercicio 3
28/10/2019 45
En la práctica de “Fuerza magnética” se obtuvieron
los siguientes resultados. La “I” fue la variable
independiente.
Con base en ello determine:
A) Modelo matemático
B) Valor del campo magnético B
C) ¿Qué tipo de fuerza se ejerció ?
D) ¿Se ganó o se perdió masa?
Ejercicio 3
I (A) Masa (g) m (kg) Fm=m*g (N)
0.0 159.19
0.50 159.41
1.00 159.65
1.50 159.84
2.0 160.08
2.5 160.35
3.0 160.50
Ejercicio 3
Tipos materiales
Diamagnético
Paramagnético
Ferromagnético
Tipos de materiales
Diamagnético
Materiales que experimentan una fuerza en la
dirección en que el campo magnético disminuye
y son rechazados por el imán o por el solenoide.
Ejemplo:
El agua experimenta una fuerza de 2.2 x10-4 [N]
por cada gramo, en un punto donde B=1.8 [ T ]
Paramagnético
Materiales que experimentan una fuerza en la
dirección en que el campo magnético aumenta,
éstos son atraídos hacia el interior del solenoide
o por un imán.
Ejemplo:
El sodio experimenta una Fuerza de
2x10-4 N por cada gramo en un punto donde
B=1.8 T.
Ferromagnético
Materiales que experimentan una fuerza
varias veces mayor a la observada en los
casos anteriores y en la dirección en que el
campo magnético aumenta, éstos son
atraídos con gran fuerza hacia el solenoide o
por el imán.
Ejemplo:
El fierro cobre el cual actúa una fuerza de 4
[N] por gramo en un punto donde
B=1.8 [ T ].
Presentación
M. del Carmen Maldonado Susanohttp://profesores.dcb.unam.mx/users/mariacms/
Edición
Bibliografía
Física UniversitariaVolumen 1
Sears, Zemansky
Young, Freedman
Ed. Pearson Addison Wesley
BibliografíaBibliografía
Electricidad y Magnetismo
Gabriel Jaramillo
Ed. Limusa
Electricidad y Magnetismo
Víctor Serrano Domínguez
Ed. Prentice Hall
*Ejercicios tomados de exámenes colegiados delDepartamento de Física Experimental
UNAM
M del Carmen Maldonado Susano 53
Bibliografía