CONDUCTORES PARALELOS

FUERZA ENTRE CONDUCTORES PARALELOS

INTEGRANTES:

Ginna Geraldine Fuelantala Lopez.

Pedronel Euler Malte Tutalcha.

Diana Marcela Narváez Morán.

Lennis Nathaly Tarapues Rivera.

Daniel Fernando Vallejos Betancourt.

DOCENTE:  Mg. RAUL TERMAL

Fuerza entre conductores paralelos.

Si por dos conductores circula una corriente, cada uno sufrirá el efecto del campo magnético del otro. Si la corriente es de igual sentido aparece una fuerza de atracción entre ambos.

Supongamos que tenemos dos conductores rectilíneos paralelos recorridos por dos intensidades I e I' con el mismo sentido, cada conductor se encuentra en un campo magnético creado por el otro, por lo tanto experimenta una fuerza.

Fuerza Magnética en dos Conductores Paralelos

Si por dos conductores circula una corriente, cada uno sufrirá el efecto del campo magnético del otro. Si la corriente es de igual sentido aparece una fuerza de atracción entre ambos.

A partir de los trabajos de Oersted se demostraron experimentalmente otra serie de fenómenos:

Ampere comprobó que al situar dos conductores paralelos por los que circulan corrientes de intensidades grandes, aparecen fuerzas entre ellos, que son de atracción si las corrientes tienen el mismo sentido y de repulsión si las corrientes tienen sentido contrario.Si deja de haber corriente desaparecen las fuerza.

Entre conductores paralelos aparecen fuerzas atractivas o repulsivas según sean los sentidos de las corrientes eléctricas que circulan por ellos, como en este caso las corrientes sobre cada tubo van en sentido contrario, aparecerán fuerzas repulsivas entre las dos capas conductoras que rodean.

Según se deduce de las gráficas, las fuerzas magnéticas entre conductores paralelos son atractivas si las corrientes circulan en el mismo sentido, repulsivas si lo hacen en sentido contrario.

Interacción Entre Conductores en Movimiento y Campo Magnéticos.

Toda corriente eléctrica genera un campo magnético en el espacio que lo rodea. Faraday se intereso por averiguar si el fenómeno inverso se cumplía, es decir si los campos magnéticos originaban corrientes.

Experimentos realizados por, lo llevaron al descubrimiento del fenómeno de la inducción electromagnética.

En primer lugar, se observo que cuando un conductor MN se desplaza con velocidad v y perpendicular al campo magnético B, los electrones libres que hay dentro del conductor estarán en movimiento en la misma dirección de la velocidad de este y cada uno de los actuara una fuerza magnética cuya magnitud:

F=q v B

Su dirección es hacia el extremo del conductor. Como consecuencia de la fuerza continua ejercida sobre los electrones, se produce acumulaciones de carga negativa en el extremo M y positiva en el extremo N, originando un campo eléctrico dentro del conductor y por lo tanto, una diferencia de potencial llamada f.e.m inducida (E)

E = E.l  pero como E= v B se tiene:

E= v.B.l

Ahora, si se conectan los extremos MN del conductor con un alambre a un amperímetro formando un circuito, se observa una corriente eléctrica. Las corrientes producidas por una f.e.m inducidas se denominan corrientes inducidas.

S i el conductor permanece en reposo dentro del campo magnético o cuando movimientos paralelo a la dirección de las líneas del campo no se produce corriente inducida.

Cuando una carga se encuentra en equilibrio, la fuerza eléctrica y magnética que actúan sobre esta son iguales.    

Fe =Fm

qE=qvB de donde E = v B

Donde E representa La magnitud del campo eléctrico que aparece entre los extremos del conductor. 

Como la f.e.m. inducida (E)  es igual a las cargas que producen, se tiene:

       

E =E l pero como E = v B se tiene

                                                      

E = v. Bl

Flujo Magnético.

El flujo magnético () mide le cantidad de campo magnético que pasa a través de determinada superficie.

                                  Ǿ= A BN

Ley de Faraday.

Toda f.e.m inducida aparece siempre que haya variación de  flujo magnético en el tiempo a este enunciado se llama ley de Faraday. La variación de flujo puede obtenerse por la variación de la magnitud de B o por el movimiento del conductor dentro del campo magnético

                                

   E = - vBL  

La expresión nos da la magnitud de la f.e.m inducida al haber variación de flujo, se obtiene a partir de:

ε = -vBl

Si el conductor mostrado en la figura realiza un desplazamiento Δx en un intervalo de tiempo Δt, su velocidad será:

                                   V = Δx             o sea:  ε = - Δx.B.I

                                                               Δt                                     Δt

Donde Δx.l  representa el área A barrida por el conductor en el tiempo Δt, entonces:

ε = -A.B

      Δt

Pero se sabe que Ø = A.B  entonces:

ε =   - Δ Ø

         Δt

Al retirar el imán el flujo a través de la espira disminuye. La corriente inducida crea un campo que tiende a aumentar el flujo.

Al acercarse el imán el flujo a través de la espira aumenta. La corriente inducida crea un campo que tiende a disminuir el flujo.

Ley de Lenz.

Cuando varia el flujo magnético se atraviesa un circuito se origina una f.e.m. inducida y si el circuito se encuentra cerrado, circulara una corriente inducida. Pero hasta ahora no se sabe el sentido de la corriente. El físico Friedrich Lenz, analizó la manera como puede determinarse  el sentido de las corrientes inducidas.

 A este enunciado se le denomina Ley de Lenz ,. Significa que si el flujo atreves de la espiral aumenta, la corriente inducida aparecerá creando un campo magnético que tiende a disminuir el valor del flujo (), si el flujo disminuye, la corriente aparecerá establecida en campo magnético.

ley de Lorentz.

Una carga eléctrica en movimiento dentro de un campo magnético sufre una fuerza. Experimentalmente se comprueba que esta fuerza magnética ejercida por el campo es proporcional al valor de la carga y a su velocidad, y que la dirección de la fuerza es perpendicular a la velocidad de la carga.

donde F es la fuerza que actúa sobre una carga eléctrica en movimiento que se introduce en el campo, q es el valor de dicha carga, v es su velocidad y B es el vector inducción magnética, también  denominado campo magnético. Desarrollando el producto vectorial, obtenemos:

Fuerza de Lorentz:

Si una carga eléctrica q se mueve en una región del espacio en la que coexisten un campo eléctrico de intensidad E y un campo magnético B, actuarán sobre la carga una fuerza eléctrica qE y una fuerza q(vxB) debida al campo magnético; la fuerza total sobre la carga será la suma de ambas y se llama fuerza de Lorentz:

Trayectoria bajo la fuerza de Lorentz de una partícula cargada en un campo magnético constante, según el signo de la carga eléctrica.

Fuerza centrípeta de Lorentz (Carga positiva):

Fuerza centrípeta de Lorentz (Carga negativa):

Fuerza sobre una partícula cargada.

Fuerza sobre una corriente.

TALLER 192/193

1.      Una carga q=3c, se mueve perpendicular a un campo magnético uniforme B=0.2 W/m² con una velocidad de 5 * 10⁴ m/s. La fuerza magnética que actúa sobre la carga es:

a)      3N          

b)      30N  

c)      3 * 10^-4 N

d)      3 * 10⁴ N

2.      La expresión B=  corresponde a la ley de

a)      Lenz

b)      Faraday

c)      Biot – Savart

d)      Oersted

3.      Un conductor muy largo, es recorrido por una corriente de 8A. El valor del campo magnético a una distancia de 1cm es de:

a)      1.6 * 10^-3 W/m²

b)      1.6 * 10^-4W/m²

c)      1.6 * 10^-5W/m²

d)      1.6 * 10^-6W/m²

4.      La ley de Lenz se utiliza para determinar:

a)      El valor de la f.e.m. inducida.

b)      El valor de la corriente inducida.

c)      El sentido de la corriente inducida.

d)      La dirección de un campo magnético en el conductor.

5.  El radio de una espira circular es de 0.02m. Si por ella circula una corriente de 3ª, el valor del campo Magnético en el centro de la espira es:

a)      9.42 * 10^-5 W/m²

b)      9.42 * 10^-6 W/m²

c)      9.42 * 10^-7 W/m²

d)      9.42 * 10^-8 W/m²

   6.Una carga de 2.5 * 10^-16 C se dirige perpendicularmente a un campo magnético de 5 * 10^-2 W/m². Si la fuerza que experimenta es de 3 * 10^-5N, la velocidad con que se mueve es de:

a)      2.5 * 10^-16 m/s

b)      1.5 * 10^-8  m/s

c)      7.5 * 10^-21 m/s

d)      2.4 * 10¹² m/s

7.  La velocidad lineal de una carga q de masa m que describe una circunferencia de radio (R) dentro de un campo magnético (B), viene dada por:

a)      V=

b)      V=

c)      V=

d)      V=

8.      La fuerza magnética que actúa sobre un conductor es máxima cuando el ángulo formado por el conductor y la dirección del campo magnético es:

a)      0°

b)      90°

c)      45°

d)      180°

9.      La figura representa:

a)      El campo magnético alrededor de un conductor que transporta una corriente hacia afuera del plano de la página.

b)      El campo magnético alrededor de un conductor que transporta una corriente hacia dentro del plano de la página.

c)      El campo magnético en el centro de una espira circular.

d)      El campo magnético dentro de un selenoide

10.   De acuerdo a la figura, la fuerza magnética que actúa sobre el lado de longitud a es:

a)      0

b)      B.i.b

c)      B.i.a

d)      B.i.a.b

En las preguntas 11 a 15, el enunciado es una afirmación seguida de la palabra “porque” y una “razón” o “justificación”; marca:

a)     Si la afirmación y razón son verdaderas y la razón es una explicación de la afirmación.

b)     Si la afirmación y razón son verdaderas, pero la razón no explica la afirmación.

c)      Si la afirmación es verdadera y la razón es falsa.

d)     Si la afirmación es falsa y la razón es verdadera.

e)     Si la afirmación y la razón son falsas.

  11.   Los campos magnéticos son producidos por cargas en reposo porque estas cargas modifican el espacio que rodea actuando sobre las cargas en movimiento

     12.   La fuerza que experimenta una carga que se mueve en el sentido del campo es cero, porque el vector velocidad forma un ángulo de 90° con el vector campo eléctrico

13.   La unidad de B en el sistema internacional es w/A.m porque B=

14.   Dos  conductores recorridos por corrientes de diferente sentido se atraen porque la corriente que circula por cada conductor produce un campo en el otro conductor entrando al plano de la hoja

15.   La trayectoria que describe la carga q es la mostrada en la figura porque la fuerza que mantiene a la carga en dicha trayectoria es centrípeta

En las preguntas 16 a 25 decide si las informaciones I  y II son suficientes o necesarias para resolver el problema. Marca:

a)     Si solamente es necesaria la información I

b)     Si solamente es necesaria la información II

c)      Si las informaciones I y II son necesarias

d)     Si cualquier información I ó II es suficiente

e)     Si con las informaciones I y II no es suficiente

16.   La fuerza magnética que actúa sobre un conductor se puede conocer si se sabe que:

                           I.          El conductor mide 3cm

                         II.          Circula 3 A

17.   El campo magnético a 3cm de un conductor rectilíneo se puede encontrar si se conoce:

                           I.          Por el conductor circula una corriente de 1 A

                         II.          Que el conductor es de cobre

18.   Calcular el campo magnético en el centro de una espira circular si se conoce:

                           I.          El radio de la espira es de 0.05m

                         II.          Circula una corriente de 2 A

19.   Calcular la velocidad de una carga que se mueve perpendicularmente a un campo magnético uniforme si se sabe que:

                           I.          B=0.3 Wb/m²

                         II.          Sobre la carga actúa una fuerza de 3 * 10^-3N

20.   Calcular el periodo de movimiento de un electrón que entra perpendicularmente a un campo magnético si se sabe :

                           I.          Describe una circunferencia de 8 cm de diámetro

                         II.          Se mueve con una velocidad de  3 * 10^-5 m/s

21.   Calcular la intensidad de corriente que circula por un conductor largo si se sabe:

                           I.          A 3 cm del alambre se produce un campo magnético de 3 * 10^-4 Wb/m²

                         II.          El conductor mide 2 m

22.   Calcular el punto resultante en un punto P si se sabe que:

                           I.          Un alambre A conduce una corriente de 1 A

                         II.          Un alambre B conduce una corriente de 2 A

23.   La fuerza que ejercen entre si dos alambres paralelos rectilíneos de 2 cm de longitud se puede saber si se conoce:

                           I.          Estar separados 3 cm

                         II.          La corriente que circula por uno de ellos es de 0.5 A

24.   Se puede saber que la f.e.m inducida en los extremos de una varilla de 0.5m si se conoce:

                           I.          La varilla se desplaza en un campo magnético de 2 * 10^-3 Wb/m²

                         II.          la varilla se mueve con una velocidad de 1m/s

25.   calcular la distancia entre dos conductores cada uno de 2m si se sabe:

                           I.          la corriente que circula es de 2 A por un conductor y 4 A por el otro

                         II.          la fuerza entre ellos es de 1.2 * 10^-4N