Trque Y Magnetismo

Teoría

Si un conjunto de cargas se encuentran en movimiento a través de un conductor y este está en presencia de un campo magnético que no es paralelo al desplazamiento de las cargas, el conductor experimentará una fuerza.

La corriente en un alambre es transportada por los electrones libres del conductor. Siendo el número de electrones que viajan por unidad de volumen en el alambre; la magnitud de la fuerza media que actúa en uno de estos electrones está dada por: ; Si el desplazamiento es perpendicular al campo magnético, entonces , siendo la velocidad de arrastre de los electrones. Si n es el número de electrones por unidad de volumen, entonces: . El número de electrones en el volumen del conductor será ; donde el producto , es el volumen del conductor. De este modo, la fuerza sobre el conductor es:

(1)

donde es la corriente que pasa por el conductor, es el campo magnético externo al cual está sometido. Si el conductor es perpendicular al campo magnético, la fuerza que este experimenta es

(2)

1. Momento sobre una espira de corriente

En una espira rectangular de dimensiones , colocada en un campo uniforme , se observarán los siguientes efectos de fuerzas. En un momento dado la normal al plano de la espira forma un ángulo con la dirección del campo magnético . Los lados (1) y (3) son perpendiculares al campo. La fuerza neta sobre la espira es la resultante de las fuerzas sobre los cuatro lados de ella. Ver Figura 1

Figura 1. Espira conductora en presencia de un campo magnético

En los lados (2) y (4) se tiene y se puede ver que tienen la misma magnitud y sentido contrario, su efecto total será nulo( y tienen la misma línea de acción).

En los lados (1) y (3) se tiene , pero , es decir tienen dirección y sentido contrario pero no tienen la misma línea de acción originándose un momento neto que tiende a hacer girar la espira alrededor de la línea . Este momento será:

(3)

donde , es el área de la espira. Si hay espiras, el torque será:

(4)

Esta expresión también es válida para espiras circulares.

EL campo magnético externo producido por las bobinas de Helmholtz, será aproximadamente homogéneo y está determinado por la expresión:

(5)

Donde es el número de espiras de una de las bobinas de Helmholtz, , es el radio medio de la bobina y , es la corriente que circula por las espiras de las bobinas de Helmholtz ( ).

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