Magnetostatica

MAGNETOSTATICA
(1.2)

Los fenómenos magnéticos, fueron probablemente conocidos con antelación a los eléctricos. Desde muy antiguo se conocieron materiales como la magnetita, capaces de atraer pequeños trozos de hierro y que una aguja de hierro luego de estar en contacto uno de estos materiales tendía a orientarse en la dirección norte-sur (en realidad, que señalaba la dirección de la EstrellaPolar, que es muy próxima al polo norte celeste). Antiguos navegantes usaban como primitivas brújulas agujas imantadas adheridas a materiales de baja densidad flotando en agua o aceite. La electrostática estudia las configuraciones de cargas en reposo. Los fenómenos magnéticos no se ponen de manifiesto como veremos sobre cargas en reposo y el término magnetostática se refiere a que los campos, osus flujos sean constantes. Además como también veremos no existen cargas magnéticas, siendo el magnetismo esencialmente dipolar.

Fuerza magnética sobre una carga en movimiento.
Si sobre un cuerpo cargado aparece una fuerza por el hecho de moverse en un sistema inercial, o sea, además de las fuerzas que puedan afectarlo en reposo o cuando no tiene carga, se dice que hay un campo magnético deinducción B . A la fuerza actuante se la llama comúnmente fuerza de Lorentz y está dada por

F = q.v ∧ B
magnético de inducción B . La inducción magnética B se mide en Teslas en el Sistema Internacional y el SIMELA.

(M.1)

donde F es la fuerza actuante sobre la carga q , que se mueve con velocidad v donde hay un campo

[ B] =

Weber = Tesla m2

de modo que el flujo de la inducciónmagnética se medirá en Webers. Como se ve en la ecuación (M.1) la fuerza de Lorentz es perpendicular a la velocidad (y a la inducción magnética) por lo que tiende a variar la dirección de la misma sin variar su módulo.

Fuerzas sobre una carga en movimiento.
La fuerza total actuante sobre una carga en movimiento en una zona donde existen un campo eléctrico, y un campo magnético serán

F = q.E +q.v ∧ B + FG

(M.2)

donde en el segundo miembro, el primer término es la fuerza eléctrica, el segundo la fuerza magnética y el tercero la combinación de todas las fuerzas de origen no electromagnético. Las fuerzas de origen no electromagnético, como la gravitatoria, son en general mucho menores y pueden despreciarse.

Relación carga/masa (q/m).
A fines del siglo IX y principios del XX laincipiente investigación sobre física atómica encontraba como una de sus mayores dificultades la imposibilidad de medir masas y cargas del orden de las involucradas en el universo atómico y subatómico. La ecuación (M.2) fue de gran ayuda al permitir

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como un primer paso la determinación de la relación carga a masa de partículas, llamada concisamente relación q/m. Consideremos una carga q enun campo eléctrico y un campo magnético perpendiculares entre sí

E v B

Fe=q.E v Fm=q.v.B

Vemos que si el campo eléctrico, el campo magnético y la velocidad de una partícula de carga positiva son perpendiculares entre sí formando terna directa las direcciones de la fuerza eléctrica y de la fuerza magnética o de Lorentz son opuestas.

Estudiemos el siguiente diagrama imanes

a

b

evE B
placas deflectoras

-V+
Los cilindros a y b son mantenidos a una diferencia de potencial que acelera un haz de electrones que pueden provenir de una fuente radiactiva (que emita radiación β, que son electrones) o de un filamento incandescente colocado frente al primero de los cilindros. Por el proceso llamado de emisión termoiónica, un metal incandescente, típicamente se usa tungstenoque soporta temperaturas muy altas o alguna de sus aleaciones, se rodea de una nube de electrones con muy baja energía cinética. Entre los electrodos cilíndricos, los electrones pierden energía potencial electrostática adquiriendo a cambio una energía cinética equivalente

1 .m.v 2 = eV . 2

(M.3)

Este dispositivo recibe el nombre de cañón electrónico y tiene muchísimas aplicaciones...