Campo magnetico PT2 Flashcards
¿Como son las lineas de campo respecto al vector de campo B?, ¿que pasa si estas estan muy cerca o muy lejos?
-Las líneas se dibujan de manera tal que estas sean tangentes al vector B en cualquier punto
-Donde las líneas de campo adyacentes están cerca entre sí, la magnitud del campo es grande; donde tales líneas están separadas, la magnitud del campo es pequeña.
-Asimismo, debido a que la dirección de en cada punto es única, las líneas de campo nunca se cruzan.
¿Es correcto llamar lineas de fuerza a las lineas de campo magnetico asi como eran las de campo electrico?, ¿porque si o porque no?
No, ya que a diferencia de las líneas de campo eléctrico, las de campo mag. no apuntan en dirección de la fuerza que se ejerce sobre la carga: la fuerza sobre una partícula con carga en movimiento siempre es perpendicular al campo magnético y, por lo tanto, a la línea de éste que pasa por la posición donde se halla la partícula
Nota
Las líneas de campo magnético sí tienen la dirección en que apuntaría la aguja de una brújula colocada en cada sitio
¿Que pasa con el campo magnetico entre los polos de un iman (es decir, en el medio)?
El campo magnético en esta región es aproximadamente uniforme (es decir, tiene magnitud y dirección constantes): esto se puede ver en la figura 27.11 de la pagina 922
¿Comporta el campo electrico en un iman que tiene enfrentados sus polos?
Entre polos magnéticos paralelos y planos, el campo magnético es casi uniforme
¿Y en un conductor lineal (ya sea un cable, una espira una bobina)?
En estos, el campo va a tener u comportamiento muy similar al de un iman de barra: las lieas de campo va a girar alrededor del conductor
Entoces, por ejemplo en el caso de una bobina el campo entra en el interior de la misma y luego da una vuelta para volver a pasar (y asi constantemente)
Nota:
Si tomamos por ejemplo un cable que esta conduciendo una carga y queremos dibujarlo en un plano junto con las lineas de B, debemos tener en cuenta que de un lado entra (+) y del otro sale (.)
¿Como se define el flujo para un campo magnetico?
Se define igual que definimos el flujo eléctrico en relación con la ley de Gauss: se toman segmentos de area dA y la componente perpendicular del campo (Bcos) para asi llegar a
Φ=Bcos(θ)dA
Luego el campo total es la suma de todas las contribuciones
∫Φ=Bcos(θ)*dA
Nota:
El flujo magnetico es una cantidad ESCALAR
Como se define en los casos especiales donde:
A) B es uniforme
B) B es uniforme y perpendicular a la superficie en todos sus puntos
A) Alli no sera necesario considerar tramos dA de la superficie y la integral se reduce a ∫Φ=BAcos(θ)
B) Ahora, como ademas es perpendicular siempre, no vamos a necesitar el coseno, y por lo tanto se llega a la expresion Φ=B*A
Y ahora que sabemos como se calcula el flujo campo magnetico, ¿en que unidad se mide su magnitud y como se compone?
Se mide en Webers, lo cual surge de multiplicar Tesla con metros:
1[W]=1[Tm]=1[Nm/A]
Ahora, si el campo es analogo a el electrico, y sabemos que este ultimo depende de la carga encerrada, ¿que podemos asegurar sobre el flujo magnetico en una superficie cerrada?
Como para que haya un campo magnetico, debe haber dos polos, y estos no se pueden dividir en un “monopolo”, entonces podemos asegurar que el flujo magnético total a través de una superficie cerrada siempre es igual a cero:
∫Φ=BAcos(θ)=0
Nota: de aqui tambien se puede concluir que las lineas de campo magnetico SIEMPRE forman una espira cerrada
Para un campo electrico sabemos que la linea tiene punto extremo inicial en la carga poisitiva y final en la negativa, ahora ¿cuales son tales puntos para un campo magnetico?
Las líneas de campo magnético nunca tienen puntos extremos ya que tales puntos indicarían la presencia de un monopolo.
En su lugar, las lineas de campo luego de entrar por el polo sur, ATRAVIESAN el interior del objeto magnetico, formando asi una espira cerrada en la que no hay extremos.
Para el flujo electrico, el elemento dA siempre era perpendicular a la superficie y saliente, ¿porque ahora ya no podemos asegurar eso?
Esto es asi ya que ciertas aplicaciones del flujo magnético implican una superficie abierta con línea de frontera, lo cual produce que haya dos posibilidades en elección de la dirección para d𝐀
Entonces a la hora de trabajar con este vector debemos definir la direccion de A como positiva en algun sentido y trabajar consistentemente con esa convencion!
Nota:
Si bien nosotros definimos el sentido de dA, este debe ser consistente con lo que me dice el resto de la ecuacion, es decir, si tanto Φ, B y dA son positivos, entonces no podemos elegir el angulo que nos genera un coseno negativo! (esto es solo uno de los posibles casos)
¿Porque al campo B se lo suele llamar “densidad de flujo magnetico”?
Este hecho surge de que si evaluamos el flujo magnetico en un caso para el que B y A forman un angulo recto, (es decir no requerimos del coseno) entonces podemos despejar B de la ecuacion para el flujo, quedando asi:
B=dΦ/dA
Es decir, la magnitud del campo magnético es igual al flujo por unidad de área a través de un área que forma un ángulo recto con el campo magnético
Ahora, ¿que pasa si queremos calcular la fuerza magnetica sobre un conductor?, ¿Como deducimos la expresion?
Asi como calculamos la fuerza magnetica sobre una carga en movimiento, podemos calcularla sobre un conjunto de ellas dirigidas a lo largo de un conductor:
Partimos de la ecuacion para una sola particula (F=qvB), a la cual la tenemos que multiplicar por la cantidad de carga:
n es la cantidad de carga por unidad de volumen y Al es el volumen
Entonces, finalmente nos queda F=qvBnAl, o reescrita queda (nqvA)(lB)
Nota
Luego podemos simplificar esta expresion recordando dos relaciones:
-nqv=J (densidad de corriente)
-J*A=I (corriente total)
Y usando eso queda reescrita como F=ILB
¿Que pasaria con esta formula y porque si el campo B no fuera perpendicular al alambre conductor?
Sencillamente seria la misma formula pero multiplicada por el seno del angulo entre conductor y campo B.
Esto es asi ya que sólo la componente de perpendicular al alambre (y a las velocidades de deriva de las cargas) ejerce una fuerza
¿Y que pasaria si el alambre no fuera recto sino que curvo?
Entonces, en la misma ecuación, en lugar de tomar la longitud total del alambre, deberíamos dividirlo en segmentos infinitesimales dl:
Esta expresión se integra a lo largo del alambre para obtener la fuerza total sobre un conductor de cualquier forma
Ahora, si la carga en movimiento es negativa, ¿como afecta esto a la velocidad de deriva y a la direccion de la fuerza?
Cuando las cargas móviles son negativas, como los electrones, entonces una corriente ascendente corresponde a una velocidad de deriva descendente.
Como q ahora es negativa, la dirección de la fuerza es la misma que si fuera positiva, lo que si va a cambiar es EL SENTIDO de la misma
¿Como hallo la masa de una varilla que esta levitando magneticamente?
Sabiendo que W=m*g entonces m=w/g y debemos hallar el peso w
Pero como lo unico que la sostiene es la fuerza magnetica, entonces ese valor va a ser igual al peso
OJO! al ir variando la posicion de la varilla respecto de B, va a ir variando el peso
Y ¿como calculo la fuerza total sobre un conductor si este esta compuesto de distintos tramos (por ejemplo una semi circunferencia mas un segmento recto)?
En dicho caso lo unico que hay que hacer es sumar las fuerzas sobre cada segmento individualmente, contemplando que cada tipo de segmento tiene su formula y sus caracteristicas propias
Y si ahora es una espira cerrada, ¿que pasa con la fuerza?, ¿y el par de torsion?
Cuando ubicamos una espira o conjunto de espiras PLANAS, vamos a poder notar que en extremos opuestos, la fuerza magnetica es opuesta y se termina cancelado: la fuerza magnetica neta sobre una espira cerrada es 0
Luego, no es asi para el par de torsion, ya que si el plano donde esta la espira estuviera inclinado, el campo podria actuar en dos de sus extremos opuestos en distinto sentido PERO sobre dos lineas de accion diferentes, provocando un giro del conductor
