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Tema 1
¿Qué es electromagnetismo?
La rama de la física que se ocupa
De los fenómenos eléctricos y magnéticos.
Las leyes de la electricidad y del magnetismo desempeñan un papel muy importante en el funcionamiento de dispositivos como reproductores de MP3, televisiones, motores eléctricos, computadoras, aceleradores de alta energía y otros aparatos electrónicos. Incluso, en su forma másbásica, las fuerzas interatómicas e intermoleculares responsables de la formación de sólidos y líquidos son, en su origen, eléctricas.
Evidencia encontrada en documentos de la antigua China sugiere que desde el año 2000 a.C., el magnetismo ya había sido observado. Los antiguos griegos observaron fenómenos eléctricos y magnéticos desde el año 700 a.C. Conocían las fuerzas magnéticas al observar lamagnetita (Fe3O4), piedra de origen natural, que es atraída por el hierro. (La palabra eléctrico viene de elecktron, palabra griega para designar el “ámbar”.
La palabra magnético proviene de Magnesia, nombre de la provincia griega donde se encontró magnetita por primera vez.)
No fue sino hasta principios del siglo XIX que los científicos llegaron a la conclusión de que la electricidad y elmagnetismo son fenómenos relacionados. En 1819, Hans Oersted descubrió que la aguja de la brújula se desvía si se coloca cerca de un circuito por el que se conduce una corriente eléctrica. En 1831, Michael
Faraday y, en forma simultánea, Joseph Henry, demostraron que cuando se pone en movimiento un alambre cerca de un imán (o, de manera equivalente, cuando un imán se mueve cerca de un alambre), seestablece una corriente eléctrica en dicho alambre. En 1873, James Clerk Maxwell aprovechó estas observaciones junto con otros experimentos para sustentar las leyes del electromagnetismo tal como se conocen hoy día. (Electromagnetismo es el nombre que se le da al estudio conjunto de la electricidad y del magnetismo.)
La contribución de Maxwell en el campo del electromagnetismo fue de especialrelevancia, porque las leyes que formuló son fundamentales para explicar todas las formas de fenómenos electromagnéticos. Su trabajo tiene tanta importancia como las leyes del movimiento y la teoría de la gravitación universal.
Trayectoria de las cargas en movimiento dentro de un campo magnético
La fuerza magnética que actúa sobre una partícula cargada que se mueve en un campomagnético es siempre perpendicular a la velocidad de la partícula. De esta propiedad se sigue que:
El trabajo realizado por la fuerza magnética es cero ya que el desplazamiento de la carga es siempre perpendicular a la fuerza magnética. Por lo tanto, un campo magnético estático cambia la dirección de la velocidad pero no afecta la rapidez o la energía cinética de la partícula cargada.Considérese el caso especial de una partícula cargada positivamente que se mueve en un campo magnético externo con su vector de velocidad inicial perpendicular al campo. Supóngase que el campo magnético está dirigido hacia adentro de la pagina (esto indica por las cruces en la figura 29.13). Las cruces se utilizan para representar la cola de B, ya que está dirigido hacia adentro de la página. Después seutilizaran los puntos para representar la punta de un vector dirigido hacia fuera de la página. La figura 29.13 muestra que:
La partícula cargada se mueve en un círculo cuyo plano es perpendicular al campo magnético.
Esto se debe a que la fuerza magnética F forma ángulos rectos con v y B y tiene una magnitud constante igual a qvB. Como la fuerza F deflecta a la partícula, las direccionesde v y f cambia continuamente, como se muestra en la figura 29.13. Por lo tanto, la fuerza F es una fuerza centrípeta, la cual cambia solo la dirección de v mientras que la rapidez permanece constante.
Tema 2
Fuerza magnética que actúa sobre un conductor que transporta corriente
Si se ejerce una fuerza magnética sobre una partícula con carga cuando ésta se mueve a través de un campo...
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