Campo magnético

1_Una partícula con carga q se mueve con velocidad v por una regíón del espacio donde existe un campo magnético B .¿ Qué fuerza actúa sobre la partícula? Explica las carácterísticas de esta fuerza. ¿En qué circunstancias es nula?

La ley de Lorentz establece que una partícula cargada q que circula a una velocidad  por un punto en el que existe una intensidad de campo magnético , , sufrirá la acción de una fuerza denominada fuerza de Lorentz cuyo valor es proporcional al valor de q, y   se obtiene por medio de la siguiente expresión:

• Su módulo es F=|q|⋅v⋅B⋅sinα, donde α es el ángulo formado entre y  .
• Por la definición de producto vectorial, esta fuerza será siempre perpendicular a v y a B y su sentido viene dado por la regla de la mano derecha.
  
• Al ser F perpendicular a v, sólo producirá aceleración normal sobre la partícula, nunca tangencial; así pues, curvará la trayectoria pero nunca modificará el módulo de la velocidad.
• La presencia de q en la expresión de la fuerza de Lorentz nos indica que el sentido de la fuerza viene condicionado por el signo de la carga, por lo que desviará en sentidos opuestos a cargas con distinto signo.
• Esta fuerza será nula cuando la carga no lleve velocidad (el campo magnético sólo actúa sobre cargas en movimiento) o cuando la velocidad lleve la dirección del campo magnético. En este último caso la partícula no será desviada de su trayectoria.

2_¿Qué campo magnético B crea en su entorno una corriente eléctrica rectilínea e indefinida de valor I? Dibuja las líneas del campo. ¿Cómo decrece con la distancia?

Para conocer dicho campo necesitamos aplicar la Ley de Biot y Savart. Esta determina que el campo magnético B que crea un conductor rectilíneo indefinido por el que circula una corriente de intensidad I en un punto P situado a una distancia r del conductor es directamente proporcional a la intensidad I de la corriente que circula por el conductor e inversamente proporcional a la distancia r al punto P.

• B es el valor del campo magnético. Se mide en Tesla (T).
• μ₀ es la permeabilidad magnética del vacío. En el S.I. Se mide en m·kg/C².
• I es la intensidad de corriente que circula en línea recta (Amperios).
• R es la distancia más corta en línea recta desde P hasta la corriente (m)

La dirección del vector B es tangente a una circunferencia cuyo centro es un punto del conductor y su radio es la distancia r del conductor al punto P.

Para establecer el sentido del vector B se aplica la regla de la mano derecha, de modo que si cogemos el conductor con la mano de forma que el dedo pulgar extendido indique el sentido de la corriente, el resto de los dedos indican el sentido del vector.

3_Escribe y comenta la expresión de la fuerza de interacción entre corrientes rectilíneas y paralelas. Basándote en esta expresión enuncia la definición de amperio. ¿Cómo cambian los resultados anteriores al invertir el sentido de la corriente?

Un conductor por el que circula una corriente eléctrica crea un campo magnético, cuyo módulo es directamente proporcional a la intensidad de corriente que circula por el conductor I, e inversamente proporcional a la distancia.

Si se introduce un segundo conductor este experimentará una fuerza que vendrá dada por la siguiente expresión:  

• I = Intensidad que circula por el conductor
• L = longitud del conductor
• B = campo magnético que crea el otro conductor.

La dirección de F es perpendicular al plano que determinan los vectores B y l. El sentido de la interacción viene fijada por la regla de la mano derecha.

Si sustituimos B por la ecuación del campo generado por un conductor rectilíneo, obtenemos la expresión de la F entre dos conductores rectilíneos.

Así pues, dos conductores rectilíneos y paralelos por los que circulan corrientes I₁ e I₂, separados una distancia d, interaccionan entre sí, de modo que, según las experiencias de Ampere, la fuerza que ejerce un conductor sobre una longitud l del otro es:

La dirección y sentido de F corresponde a la recta que une los conductores puesto que F es perpendicular a B y a l. La acción que ejerce el conductor 2 sobre el 1 sería la misma pero de sentido contrario (ley de acción y reacción).

Si las corrientes tienen el mismo sentido se atraen y si tienen sentido contrario se repelen.