FUERZA Y CAMPOS MAGNETICOS

ólo el hierro y unos cuantos materiales, como el cobalto, níquel, gadolinio y algunos de sus óxidos y aleaciones, presentan fuertes efectos magnéticos. Se dice que son materiales ferromagnéticos

Un hecho conocido es que cuando se acercan dos imanes entre sí, cada uno ejerce una fuerza sobre el otro. La fuerza puede ser de atracción o de repulsión y se manifiesta aun si los imanes no se tocan. Cuando se acerca el polo norte de un imán al polo
norte de otro imán, la fuerza entre ellos es de repulsión. De la misma manera, si se acercan los polos sur de dos imanes, la fuerza es de repulsión.

existe en una región vacía del espacio si una carga que se mueve en dicha región
experimenta una fuerza debida a su movimiento. Es frecuente detectar la presencia de un campo magnético por el efecto que produce sobre la aguja de una brújula (que es un pequeño imán de
barra). La aguja de la brújula se alinea en la dirección del campo magnético

Para explorar un campo magnético desconocido, se mide la magnitud y duración de
la fuerza sobre una carga de prueba en movimiento, y luego se emplea la ecuación
para determinar

Si está presente un campo magnético, en general el haz de electrones sufre una
desviación. Pero si el haz es paralelo o antiparalelo al campo, entonces f 5 0 o p
en la ecuación, por lo que F 5 0; no hay fuerza ni desviación.

Si se encuentra que el haz de electrones no tiene desviación cuando su dirección es paralela a
cierto eje, como en la figura 27.9, el vector debe apuntar hacia arriba o hacia abajo
de ese eje.

a fuerza magnética ejercida sobre una carga en movimiento tiene cuatro características esenciales. La primera es que su magnitud es proporcional a la magnitud de la
carga.

La fuerza magnética que actúa sobre una carga positiva q que se mueve
con velocidad es perpendicular tanto a como al campo magnético Para valores dados de la velocidad v y la intensidad del campo magnético B, la fuerza es mayor cuando y son perpendiculares

Este análisis indica que la fuerza sobre una carga q que se moviera con velocidad en un campo magnético está dada, tanto en magnitud como en dirección, por (fuerza magnética sobre una partícula con carga en movimiento)

Definimos el flujo magnético FB a través de una superficie al igual que definimos el flujo eléctrico en relación con la ley de Gauss, en la sección Se puede dividir cualquier superficie en elementos de área dA

El flujo magnético total a través de la superficie es la suma de las contribuciones desde los elementos de área individuales: (flujo magnético a través de una superficie) (Esta ecuación utiliza los conceptos de área vectorial e integral de superficie)

n la ley de Gauss, el flujo eléctrico total a través de una superficie cerrada es proporcional a la carga eléctrica total encerrada por la superficie. Por ejemplo, si la superficie cerrada contiene un dipolo eléctrico, el flujo eléctrico total es igual a cero porque la carga total es cero

Para la ley de Gauss, que siempre trata con superficies cerradas, el elemento de área vectorial en la ecuación siempre apunta hacia fuera de la superficie. Sin embargo, ciertas aplicaciones del flujo magnético implican una superficie abierta con línea de frontera, lo cual produce una ambigüedad en el signo de la ecuación porque hay dos posibilidades en elección de la dirección para En estos casos se elige uno de los dos lados de la superficie como “positivo” y se emplea así en forma consistente.

De acuerdo con la tercera ley de Newton,
esperaríamos que la situación opuesta fuera verdad, es decir, que un imán ejerza una
fuerza sobre un alambre con corriente. De hecho, la evidencia experimental confirma
este efecto y también fue Oersted quien lo observó por primera vez.

La dirección de la fuerza está dada por otra regla de la mano derecha, como se
ilustra en la figura 27-11c. Oriente su mano derecha de manera que sus dedos extendidos apunten en la dirección de la corriente convencional I; ahora enrolle los dedos para
que apunten en la dirección de las líneas del campo magnético En estas condiciones
su pulgar extendido apuntará en la dirección de la fuerza sobre el alambre

Cuando la corriente es perpendicular a las líneas de campo (u 5 90°), la fuerza es máxima. Cuando el alambre es paralelo a las líneas de campo magnético (u 5 0°), no hay
fuerza sobre el alambre.Sin embargo, hasta ahora no hemos definido la intensidad de campo magnético de manera precisa. De hecho, es conveniente definir el campo magnético en términos de las proporciones anteriores, de manera que la constante de proporcionalidad sea exactamente igual a 1