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Magnetismo: guía de estudio

Ideas clave

Los campos magnéticos los producen cargas en movimiento y actúan sobre cargas en movimiento. La fuerza es siempre perpendicular al campo y a la velocidad, así que cambia la dirección del movimiento pero no la rapidez.

  • La fuerza sobre una carga es F = qvB sen θ, y sobre un hilo F = BIL sen θ. Es nula cuando el movimiento va a lo largo del campo.
  • Una partícula cargada que se mueve perpendicular a un campo uniforme describe un círculo de radio r = mv ÷ (qB).
  • Un hilo recto largo crea un campo B = μ₀I ÷ (2πr), y un solenoide tiene B = μ₀nI en su interior, con n espiras por metro.
  • Dos hilos paralelos se atraen si las corrientes van en el mismo sentido y se repelen si van en sentidos opuestos.

Ecuaciones clave

  • F = qvB sin θ
  • F = BIL sin θ
  • B = μ₀I ÷ (2πr)
  • B = μ₀nI (solenoid)
  • r = mv ÷ (qB)
  • F ÷ L = μ₀I₁I₂ ÷ (2πd)
  • Φ = BA cos θ

Ejemplo resuelto

Un protón (q = 1,6 × 10⁻¹⁹ C, m = 1,67 × 10⁻²⁷ kg) se mueve a 1,0 × 10⁶ m/s perpendicular a un campo de 0,10 T. F = qvB = 1,6 × 10⁻¹⁹ × 1,0 × 10⁶ × 0,10 = 1,6 × 10⁻¹⁴ N. El radio es r = mv ÷ (qB) = 1,67 × 10⁻²⁷ × 1,0 × 10⁶ ÷ (1,6 × 10⁻¹⁹ × 0,10) = 0,10 m.

Errores comunes

  • Esperar una fuerza sobre una carga que se mueve en la dirección del campo. Allí la fuerza es cero.
  • Olvidar invertir la dirección para una carga negativa al usar la regla de la mano derecha.
  • Pensar que la fuerza magnética acelera la partícula. No realiza trabajo, así que la rapidez es constante.

Práctica

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