Campo Elétrico Y Campo Magnético

1. Campo magnético, Vector inducción magnética.

1.1. Campo magnético.

El estudio de la electricidad la interacción entre objetos cargados se ha descrito en términos de campos eléctricos. Recuerde que un campo eléctrico rodea a cualquier carga eléctrica, estacionaria o en movimiento. Además de un campo eléctrico, la región del espacio que rodea a una carga eléctrica móvil también contiene un campo magnético. Un campo magnético también rodea a cualquier sustancia magnética.

Históricamente, para describir cualquier tipo de campo, debemos definir su magnitud, o intensidad, y su dirección. La dirección del campo magnético B en cualquier posición está en la dirección hacia la cual apunta el polo norte de la aguja de una brújula en esa posición.

Vector inducción magnética.

Se puede definir un campo magnético B en algún punto en el espacio en término de la fuerza magnética que el campo ejerce sobre un objeto de prueba, que en este caso es una partícula cargada que se mueve a la velocidad v. Por ahora, suponga que no hay campos eléctrico y gravitacional en la región del objeto de prueba. Los experimentos acerca del movimiento de diversas partículas cargadas en un campo magnético dan los siguientes resultados:

La magnitud de la fuerza magnética F ejercida sobre la partícula es proporcional a la carga q y a la rapidez v de la partícula.

La magnitud y dirección de la F depende de la velocidad de la partícula y de la magnitud y dirección del campo magnético B.

Cuando una partícula cargada se mueve paralela la vector del campo magnético, la fuerza magnética que actúa sobre la partícula es cero.

Cuando el vector velocidad de la partícula forma un ángulo θ≠0 con el campo magnético, la fuerza magnética actúa en dirección perpendicular tanto a v como a B; es decir, F es perpendicular al plano formado por v y B.

- La fuerza magnética ejercida sobre una carga positiva está en la dirección opuesta a la dirección de la fuerza magnética ejercida sobre una carga negativa que se mueve en la misma dirección.

La magnitud de la fuerza magnética ejerce sobre la partícula en movimiento es proporcional a sen⁡θ, donde θ es el ángulo que el vector velocidad de la partícula forma con la dirección de B.

Estas observaciones pueden resumirse escribiendo la fuerza magnética en la forma:

F=qv*B

Donde la dirección de la fuerza magnética está en la dirección de v*B si q es positiva, la cual, por definición del producto cruz, es perpendicular tanto a v como a B. se puede considerar esta ecuación como una definición operacional del campo magnético en algún punto en el espacio. Esto es que, el campo magnético se define en términos de la fuerza que actúa sobre una partícula cargada móvil.

La figura anterior repasa la regla de la mano derecha para determinar la dirección del producto cruz v*B. Usted dirige los cuatro dedos de su mano derecha a lo largo de la dirección de v y luego los gira hasta que apunten a lo largo de la dirección de B. El pulgar extendido, que está en ángulo recto con los dedos, apunta entonces en la dirección de v*B; Puesto que F=qv*B, F que está en la dirección de v*B si q es positiva (a); y opuesta a la dirección de v*B si q es negativa (b). La magnitud de la fuerza magnética tiene el valor:

F=|qvB| sen⁡θ

Donde θ es el ángulo más pequeño entre v y B. A partir de esta expresión se ve que F es cero cuando v es paralela a B (θ=0° o 180°) y máxima (F_máx=qvB) cuando v es perpendicular a B (θ=90°).

Diferencias entre campos eléctricos y magnéticos.

Hay varias diferencias importantes entre las fuerzas eléctricas y magnéticas:

La fuerza eléctrica actúa en la dirección del campo eléctrico,

...