Download Líneas de campo magnético en una barra imán

2CI Simulaciones de Campo magnético febrero de 2012
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Líneas del campo magnético creado por una barra imán
http://www.walter-fendt.de/ph14s/mfbar_s.htm
Aspectos teóricos
Una brújula colocada en un punto se orienta siguiendo la dirección de la
tangente a la línea de campo magnético en ese punto.
Las líneas de campo magnético son unas líneas imaginarias que forman
bucles cerrados.
Por convenio, en el exterior de la barra imán salen del polo norte y entran
por el sur. El bucle se cierra por dentro de la barra imán desde el polo sur
al polo norte.
Actividades
En una barra imán conocidos polos norte y sur dibujad las líneas de campo y colocar brújulas en
varias posiciones: extremos de la barra y posición central.
Identificar los polos norte y sur de una barra imán conocida la orientación de la brújula en una sola
posición.
Fuerza sobre una carga eléctrica móvil: fuerza de Lorentz
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/mov_campo/mov_campo.html#Actividades
Campo eléctrico
Las cargas eléctricas positivas se mueven en la dirección y
sentido del campo eléctrico.
Las cargas eléctricas negativas se mueven en el sentido
contrario al campo eléctrico.
Actividades con B = 0
Observa y justifica el sentido de la fuerza eléctrica y la
trayectoria de la carga al modificar el signo del campo, su
valor absoluto, el valor y el signo de la carga eléctrica y su
masa.
Campo magnético
El vector fuerza es perpendicular a los vectores velocidad y
campo magnético y su sentido es el indicado por la regla de
Maxwell.
Actividades con E = 0
Inicialmente B = 4000 G = 4000 · 10-4 T; v = 2 · 105 m/s
Justifica las trayectorias de las cargas positivas y de las
negativas y justifica los radios de ellas cuando se modifica la
masa.
Campos cruzados: selector de velocidades
No se desvía las partículas que cumplen: v = E/B
E = 2000 N/C; B = -100 G = -100 · 10-4 T; v = 2 · 105 m/s
Comprobadlo que no depende del valor y signo de la carga
eléctrica, ni de su masa.
Indica dirección y sentido de Feléctrica y Fmagnética
¡Cuidado con el sentido de los campos! Modifícalos
Actividades:
Justifica la desviación de la partícula al modificar una de las
variables: E, B o v.
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Espectrómetro de masas
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/espectrometro/espectro.html#Actividades%20a%20r
ealizar
Aspectos teóricos
Fuente de iones
Campo acelerador: ½ · m · v2 = |q| · ΔV
Filtro de velocidades: solo pasan los iones que v
E
B
Campo magnético perpendicular al vector velocidad: R
m· v
| q |· B
Cuanto mayor es la masa, más inercia tiene el ion y mayor es el
radio de la trayectoria.
Permite determinar la relación carga masa de cada ion, conocidos la
diferencia de potencial del campo acelerador y el valor del campo
magnético.
Actividades
Con una fuente de iones positivos y el campo magnético hacia el observador, identificad:
En el campo eléctrico acelerador, la dirección y sentido del campo y la rejilla que está a mayor
potencial.
En el selector de velocidad, las direcciones y sentidos de las fuerzas eléctricas y magnéticas y del
campo eléctrico.
En la región en la que actúa solamente el campo magnético, la fuerza de Lorentz a la entrada y en
otras posiciones. Justificar los radios de las trayectorias y localizar los iones más ligeros y los más
pesados.
El ciclotrón
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/ciclotron/ciclo.html#Frecuencia%20de%20resonanci
a%20del%20ciclotrón
Actividades
Un protón de masa m = 1 u = 1,67 · 10 -27 kg y carga q =
1,6 · 10-19 C se introduce en un ciclotrón de radio 0,5 m y
campo magnético B = 200 gauss = 200 · 10-4 T.
Calcula el período del movimiento de la partícula, el
período de la corriente alterna entre las Des (semiperíodo
del recorrido de la partícula), la velocidad máxima del
protón cuando sale de las Des y su energía máxima que
puede adquirir la partícula expresada en eV.
Si se modifica la diferencia de potencial entre las Des,
¿cómo se modifica la energía final de la partícula?
Dibuja en un esquema la trayectoria de la partícula en
cada una de las Des y en la zona entre las Des, indicando
cuando cambia la polaridad del campo eléctrico, su
dirección y cómo le afecta a la partícula.
Una vez realizados los cálculos T = 3,279 s, v = 106
m/s; E = 5000 eV
Introducir en el programa los siguientes datos: B = 200
gauss; T1/2=1,639 μs.
Modificar la diferencia de potencial entre las Des y
observar cómo afecta a la energía y el aumento de la
energía en cada paso en eV
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Fuerza sobre un conductor rectilíneo
http://www.walter-fendt.de/ph14s/lorentzforce_s.htm
Aspectos teóricos

 
La fuerza que actúa es: F I · (L x B)
La dirección y sentido aplicando la regla de Maxwell
Actividades
Predecir y comprobar la dirección y sentido de la fuerza
magnética conocidos I y B
Motor de corriente continua
http://www.walter-fendt.de/ph14s/electricmotor_s.htm
Aspectos teóricos
Al colocar una espira, por la que pasa una corriente eléctrica,
en el interior de un campo magnético se generan un par de
fuerzas que la orientan hasta que el plano que la contiene sea
perpendicular al campo magnético. Debido a la inercia, la
espira se pasa de la posición de equilibrio y oscila en torno a
esa posición hasta detenerse.
Si en el instante en el que la espira pasa por la posición de
equilibrio se hace pasar la corriente eléctrica en sentido
contrario, el momento del par de fuerzas cambia de sentido y
la espira sigue girando tratando de encontrar la nueva posición
de equilibrio. En definitiva se trata de cambiar el sentido de la
intensidad de la corriente eléctrica cada media vuelta que
recorra la espira.
Actividades
Representad la fuerza en varias posiiones de la espira para justificar que tiende siempre al
equilibrio y cuando el plano de la espira es perpendicular al campo, debe cambiar de sentido la
intensidad de la corriente.
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Líneas del campo magnético generado por un hilo rectilíneo indefinido
http://www.walter-fendt.de/ph14s/mfwire_s.htm
Aspectos teóricos
Una brújula colocada en un punto se orienta siguiendo la dirección de
la tangente a la línea de campo magnético en ese punto.
Las líneas de campo magnético son circunferencias concéntricas en el
conductor y situadas en planos perpendiculares al mismo.
El vector campo magnético es tangente a las líneas de campo y su
sentido es el indicado por el giro de un sacacorchos que avanza según
el sentido de la intensidad de la corriente eléctrica.
Regla de la mano derecha: si con la mano derecha se rodea al
conductor de forma que el dedo pulgar indique el sentido de la
intensidad de la corriente eléctrica, entonces el resto de los dedos
muestran el sentido del campo magnético.
Actividades
Dado un hilo por el que pasa una intensidad de la corriente eléctrica dibujad la líneas de campo y el
sentido del mismo en las cuatro posiciones. Orientad brújulas en esas cuatro posiciones.
Dadas las líneas de campo, dibujad el hilo y el sentido de la intensidad de la corriente eléctrica.
I1

B1

B2
×
B1

B2
×
I2

B3

B3
I4 ×
I3

B3

B4

B4

B3

B4

B4