Masas aparentes (Balanza de coton)


En esta práctica pretendemos insertarnos en el tema de los campos magnéticos ya trabajados en clase de manera práctica, para lo cual, estudiaremos los fenómenos de magnetismo de los imanes frente a un conductor para lo cual debemos tener en cuenta algunos conceptos, como lo es el de campo magnético.
Antes de dar de forma correcta el concepto de campo magnético es necesario acordarse delconcepto de campo eléctrico, en el cual se representan las interacciones eléctricas en dos fases:
Un campo eléctrico E en el espacio es generado por una distribución de carga eléctrica; este campo eléctrico E ejerce una fuerza F = qE sobre cualquier otra carga q que esté presente en el campo.
De una manera parecida podemos determinar las interacciones magnéticas:
Un campo magnético B es generadopor una carga en movimiento o una corriente; este campo magnético ejerce una fuerza F sobre una carga en movimiento o una corriente presente en el campo.
El campo magnético es un campo vectorial. Utilizaremos el símbolo B para referirnos a dicho campo. Se define la dirección de B como la cual tiende a apuntar al norte una brújula. La magnitud de la fuerza magnética que se ejerce sobre una cargaen movimiento es proporcional a la magnitud de la carga, es decir que si dos cargas q1 y q2, tal que q2 es el doble de q1, se desplazan a través de un campo magnético con igual velocidad, la fuerza que se ejerce sobre q2 es el doble que la fuerza que se ejerce sobre q1. La magnitud de la fuerza magnética también es proporcional a la intensidad del campo magnético, si se duplica la intensidad delcampo (sin variar la carga ni la velocidad de la misma) también se duplica la fuerza.
Además la fuerza magnética depende de la velocidad de la partícula, si una partícula con carga q permanece en reposo, no percibe ninguna fuerza magnética. También se conoce que la dirección de la fuerza magnética F es perpendicular a la dirección del campo magnético B y a la velocidad v. La magnitud de la fuerzamagnética resulta ser proporcional a la componente de v perpendicular al campo, cuando v y B son paralelas o anti paralelas, es decir cuando la componente es cero, la fuerza también será nula.
La magnitud de la fuerza está dada por la ecuación:


Donde q es la magnitud de la carga y Ө es el Angulo formado entre la dirección de v y la de B, como mostramos en la siguiente imagen.Lo que habíamos explicado antes muestra que la fuerza F sobre una partícula con carga q que se desplaza a una velocidad v en un campo B, está dada por la ecuación:

La unidad más común del campo magnético es el tesla (se abrevia T), la cual es; 1tesla = 1T = 1 N/A.m , donde N es newton, A es ampere y m es metro.
Por otro lado, la fuerza magnética no solo se encuentra en una carga, sino quetambién se puede encontrar en un conductor. Por ejemplo, en el funcionamiento de un motor eléctrico, las fuerzas que lo hacen girar son fuerzas que un campo magnético ejerce sobre un conductor que transporta corriente.
Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas en movimiento. Conocida ya la fuerza que el campo B ejerce sobre una única carga, calculamos ahora la fuerza sobre un conductor porel que circula una corriente.
Imaginemos un conductor rectilíneo de sección A por el que circula una corriente eléctrica I. La fuerza a la que se ve sometido cuando se encuentra en un campo B uniforme será la suma de la fuerza sobre todas las cargas.
Si n es el número de cargas q por unidad de volumen, y v la velocidad de desplazamiento de las mismas, el número de cargas en un elemento devolumen de longitud l es:

Numero de cargas en el volumen V:




Por lo que la fuerza total se calculará multiplicando el número de cargas por la fuerza ejercida sobre cada una de ellas:

Definimos el vector l como un vector de módulo la longitud del conductor y dirección y sentido el que indica la intensidad de corriente. Recordando la expresión de la intensidad I podemos escribir la fuerza...