Fuerza magnetica conductores
Fuerza Magnética Una carga que se mueve en un campo magnético externo.
F =q x B v
Fuerza magnética ejercida sobre un conductor bajo la acción de un campo magnético externo.
B F=∫ I dl x
C
Momento magnético de una espira. Torque magnético sobre una espira.
B = x = IA n
Problema 1.- Un electrón es lanzado en un campo magnético uniforme, entra en 0con una velocidad
v ⋅10 j [ 0= 3
7
m ] s
en dirección perpendicular a
. B
El electrón describe una circunferencia de radio R=4 cm en el plano XY y la recorre en sentido horario. (a) La fuerza magnética F M que experimenta el electrón en O. (b) La magnitud y dirección del campo aplicado sobre la partícula. (c) La frecuencia angular. (d) Indique el plano del movimiento delelectrón y dibuje la trayectoria y los vectores , y FM en O. B w Respuesta : a F M =q x =−e v0 x , como F M la única combinación posible es ⇒ = B− k v B j B i B F M =ev o B j x k=evo B i=1.6⋅10−19⋅3⋅10 7 B=4.8⋅10−12 B [ N ] i b Usando la segunda Ley de Newton: ∑ F =m a. La única fuerza presente es la fuerza magnética eje x : F M =m a N , donde F M=q x B =−ev 0 x B− v j k=ev o B x k =evo B [ N ] j i 2 v y la aceleración normal en un movimiento circular es a N = R 2 −31 14 vo 9.1⋅11 ⋅9⋅10 Reemplazando tenemos : evo B=4.8⋅ −12 B=m e , ⇒ B= 10 =4.26⋅10−3 m −12 R 4.8⋅10 0.04 v 3⋅10 rad c w= = =7.5⋅10 8 [ ], ⇒ R 4.26⋅10−3 s d Si q=−e ⇒
7
w=7.5⋅108 [
rad ] −k s q=−e
w es paralelo a B , ⇒
w =−
q e B = B; ⇒ m m
Profesores: Luis Soto-Mardones y Mónica Díaz Sepúlveda, Dpto. de Física, Facultad de Ciencias, Universidad del Bío-Bío.
Física II
Problema 2.- En un campo magnético uniforme =−B 0 k se lanzan electrones desde la posición B mostrada en la figura, con una velocidad
v i = v 0 −v 0 k i m . s
(a) Calcule la fuerza magnética ejercida sobre elelectrón. (b) Determine el radio de giro del electrón.
Respuesta : a F =q x =−ev 0 −v0 k x B 0 −k =e v0 B0 − [ N ] v B i j b Σ F =m a e v0 B 0=me ⇒ 2 v2 0 R F m=m e ⇒ v ⇒ v=∥∥= v2 v2= 2 v2 v 0 0 0 R 2 m e v2 2 me v 0 0 R= = m e v0 B0 e B0
2
Problema 3.- Un electrón ingresa en la posición indicada en la figura, perpendicularmente sobre un B1 =0.05 k[T ]con una campo magnético velocidad de magnéticos puntos P1(2a,2a,0) y P2(-2a,2a,0). Determine:
m v 0=95⋅107 j[ ] . Si los campos s 1 y B2 están acotados por los B
(a) La posición donde emerge el electrón, si a=0.1 m. (b) Si el electrón logra ingresar al campo B2 =005−k , indique por magnético donde emerge.
Respuesta : a F =q x B 1=−1.6⋅10−19⋅9.5⋅10 7 j x 0.05k=7.6⋅10−12 − v i De las ecuaciones dinámicas, tenemos : Σ F=m e a N ⇒ eje x : − F=m e −a N ⇒ a N =8.35⋅10 aN = v2 ; ⇒ R
7 2 −18
[
m ] 2 s
R=
v 2 9.5⋅10 = =0.1 m, Entonces , así el electrón emerge en P0,0 ,1,0m aN 8.35⋅108
b F =q x B2=−1.6⋅10−19⋅9.5⋅107 − x 0.05− k=7.6⋅10−12 v i j Por lo tanto la fuerza ejercida es la misma y elelectrón emergera por ⇒ P−0.1,0.2 ,0 m
Profesores: Luis Soto-Mardones y Mónica Díaz Sepúlveda, Dpto. de Física, Facultad de Ciencias, Universidad del Bío-Bío.
Física II
Problema 4.- Obtenga la fuerza magnética resultante sobre un conductor doblado como muestra la figura, cuando se le aplica un campo magnético =2 k T . B
Respuesta:
B =∫ I dl x F B Así la fuerza aplicadasobre la varilla es: F 1=∫ I dl 1 x con
2R 0 2R 0
dl 1=dy − j
F 1=∫ I 0 dy − x 2 k=−2 I 0∫ dy x k =2 I 0⋅2R − j j i F 1=4 I 0 R − i Resolviendo la fuerza aplicada sobre el semi anillo en : i Coordenadas Cartesianas : dl=Rd −sen cos i j F 2=∫ I 0 R d [−sen cos ] x 2k i j
0
Profesores: Luis Soto-Mardones y...
Regístrate para leer el documento completo.