magnetismo

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR CON CORRIENTE
Fuerza magnética en conductores con electricidad.
Fuerza magnética sobre una carga eléctrica
La experimentación ha demostrado que una carga eléctrica estacionaria no interactúa con un campo magnético, sin embargo, una partícula cargada eléctricamente experimenta una fuerza cuando se mueve a través de un campo magnético. Esta fuerza alcanza unmáximo cuando la partícula se mueve perpendicular a las líneas de campo; decrece en valor en otros ángulos; y se hace cero cuando la partícula se mueve a lo largo de las líneas de campo.


Para definir la fuerza magnética que actúa sobre una partícula cargada que se traslada dentro de un campo magnético en un punto cualquiera, podemos utilizar la fuerza ejercida sobre una carga de prueba en esepunto. Asumimos que nuestra carga de prueba será una carga q que se mueve a una velocidad v. Se ha determinado que la magnitud de la fuerza (F) magnética sobre la partícula es proporcional a la magnitud de la carga q, a la magnitud de la velocidad v, a la intensidad del campo magnético B, y al seno del ángulo (θ) que forma la dirección de v con la dirección de B. Matemáticamente la relación sepuede expresar como.


F ∝ qv sen θ

Si consideramos el factor de proporcionalidad igual a 1 entonces.


F = qv sen θ       (ecuación 1)

Note que de la ecuación 1 se desprende que la fuerza sobre la partícula cargada es cero cuando B y v son paralelos, eso hace que θ = 180º y por tanto sen θ = 0. Del mismo modo, la fuerza es máxima cuando las direcciones de ambas magnitudes sonperpendiculares, lo que hace θ = 90º y su seno alcance el máximo valor de 1, quedando la ecuación 1 como:

Fmax = qvB      (ecuación 2)

Dirección de la fuerza magnética
De la experimentación se ha obtenido que siempre la dirección de la fuerza F es perpendicular al plano definido por v y B, de modo que si usted quiere determinar la dirección de la fuerza F, un recurso práctico muy simple y eficaz esla regla de la mano derecha, que dice:

Curve los dedos de la mano derecha paralelos al plano que forman v y B como se muestra en la figura 1 de modo que estos corran partiendo de v en dirección a B. El pulgar extendido indica la dirección de la fuerza magnética F para el caso de una carga positiva en movimiento.

Si la carga fuera negativa la dirección de la fuerza es contraria a la anterior,por lo usted puede determinar la dirección de esta con la regla de la mano derecha asumiendo una carga positiva y luego tomar la dirección contraria para la fuerza magnética.
Fuerza magnética sobre un conductor con electricidad
Si se ejerce una fuerza sobre una partícula cargada solitaria al moverse en un campo magnético, debe esperarse que un conductor por el que circule una corriente tambiénse vea sometido a una fuerza magnética, ya que, a resumidas cuentas, la corriente eléctrica no es más que un conjunto de muchas cargas eléctricas en movimiento, de modo que la fuerza resultante sobre el conductor es la suma de las fuerzas individuales de todas las partículas, la que se manifiesta en el alambre en conjunto al no poder escapar estas cargas de él retenidas por los átomos que forman elmaterial del alambre.


Preparando un experimento simple como el que se muestra en la figura2 se puede demostrar la existencia de tal fuerza. En el experimento se cuelga un trozo de varilla conductora entre las caras de un imán de herradura usando dos alambres conductores flexibles de sostén. Cuando la corriente es cero el trozo de varilla cuelga verticalmente, pero cuando se aplica unacorriente, la varilla se desplaza como un columpio de un lado a otro entre las caras del imán en dependencia de la dirección de la corriente.

Para cuantificar la fuerza magnética, considere un conductor recto de longitud l y un área seccional A (figura 3) que transporta una corriente I colocado en un campo magnético perpendicular al conductor de magnitud B. Las líneas de campo se han representado...