7.3 Trayectoria de las cargas en movimiento dentro de un campo

La fuerza magnética que actúa sobre una partícula cargada que se mueve en un campo magnético 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 se utilizaran 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. 

Figura 29.13

Esto se debe a que la fuerza magnética F forma ángulos rectos con v y B y tiene una magnitud constante igual aqvB. Como la fuerza Fdeflecta a la partícula, las direcciones de 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 vmientras que la rapidez permanece constante.    

 Ahora un video que nos ilustra un fenomeno de la naturaleza que es causado por la trayectoria del campo magnetico de la tierra.

Ejercicios:
1.-

 2.

3.-

7.8 Energía asociada con un campo magnético

La fem inducida por un inductor impide a la batéria establecer instantáneamente una corriente. Por lo tanto, la batería tiene que realizar un trabajo contra el inductor para generar una corriente.

Parte de la energía suministrada por la bateíra se convierte en calor en la resistencia por el efecto Joule, mientras que la energía restante se almacena en le campo magnético del inductor.

La energía necesaria para crear un campo magnético puede calcularse en dos formas: en función de las corrientes en las espiras de alambre o como una integral de la densidad de energía sobre el campo entero.

Si no se registran pérdidas (como las debidas a histéresis), la energía utilizada para crear el campo magnético puede recuperarse cuando sea apagado, de modo que representa la energía de él.

La potencia de las perdidas por histéresis es proporcionada a la superficie de la espira de las histéresis y a las frecuencias.

El concepto de energía de la auto inductancia indica que puede representarse como una suma de la energía asociada a campo extremo a la región con la corriente(inductancia externa), y de la relacionada con el campo dentro de la región de corrientes (inductancia interna).

En las espiras den corriente en el vacío, siempre es posible calcular la fuerza magnética, pero a veces es difícil. Podría ser más sencillo el método basado en la energía utilizada en tal caso.

En particular, si hay materiales magnéticos, puede calcularse mediante fórmulas basadas de conversión de la energía en el campo magnético.

Ejemplo el sol y sus erupciones.

A continuacion veremos un video para dar mas informacion:

https://www.youtube.com/watch?v=jkZWAYzhs18

Ejercicios.
1

2

3

5.5 Campo eléctrico

     Un campo eléctrico es un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas (la causa del flujo eléctrico) y se mide en Voltios por metro (V/m). El flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.
     Los campos eléctricos estáticos (también conocidos como campos electrostáticos) son campos eléctricos que no varían con el tiempo (frecuencia de 0 Hz). Los campos eléctricos estáticos se generan por cargas eléctricas fijas en el espacio, y son distintos de los campos que cambian con el tiempo, como los campos electromagnéticos generados por electrodomésticos, que utilizan corriente alterna (AC) o por teléfonos móviles, etc.

La unidad con la que se mide es:

La letra con la que se representa el campo eléctrico es la E.
Al existir una carga sabemos que hay un campo eléctrico entrante o saliente de la misma, pero éste es comprobable únicamente al incluir una segunda carga (denominada carga de prueba) y medir la existencia de una fuerza sobre esta segunda carga.

Algunas características

- En el interior de un conductor el campo eléctrico es 0.
- En un conductor con cargas eléctricas, las mismas se encuentran en la superficie.

Ejercicios

1.-Se tienen dos cargas puntuales: q1 = 3 nC en el punto de coordenadas (0, 2) y q2 = - 8 nC en el punto de coordenadas (0, - 4) (en metros). K = 9 109 Nm2/C2
 Hacer un esquema de las cargas y calcular el campo eléctrico en el punto de coordenadas (0, 0)

2.-Calcular el campo eléctrico en el punto de coordenadas (0, 5)

3.-Calcular el potencial eléctrico en el punto (0, 0) y en el (0, 5)

4.-Utilizando la ley de Gauss, determinar el campo eléctrico creado por un hilo infinito con densidad lineal de carga homogénea λ siguiendo los siguientes pasos: (ver informacion completa de la ley de gauss)

Hacer un esquema de las líneas de campo eléctrico y dibujar la superficie gaussiana que se empleará para determinar el flujo del campo. 

5.- Calcular el flujo del campo eléctrico a través de la superficie gaussiana y el módulo del campo eléctrico. Expresar el campo eléctrico en forma vectorial.