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Resumen de Campo Magnético - parte 2 - Contenido educativo

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Subido el 12 de enero de 2021 por Jorge G.

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En esta segunda parte del resumen de Campo Magnético vemos lo último que nos quedaba para cerrar el tema.

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Buenas tardes de nuevo, mis queridos alumnos. 00:00:07
Esta es la segunda parte de este vídeo. 00:00:10
Entiendo que os he soltado un rollo muy intenso con la primera parte. 00:00:13
Era sólo para resumir todo lo que llevábamos visto. 00:00:19
Ahora vamos a empezar algo nuevo. 00:00:22
Esto no lo hemos visto en clase. 00:00:26
Es lo último que nos queda por ver de campo magnético para después saltar a inducción. 00:00:28
Entonces, para cerrar el tema de campo magnético, 00:00:33
Nos queda por ver interacciones magnéticas entre corrientes rectilíneas 00:00:36
Es muy sencillo, es muy sencillo 00:00:39
Si tenemos dos hilos por los que circula una corriente eléctrica 00:00:41
Vamos a ver que esos hilos se pueden atraer o repeler 00:00:44
Dos corrientes rectilíneas y paralelas ejercen fuerzas mutuas debido al campo magnético 00:00:48
Que cada una de ellas crea los puntos donde se encuentra la otra 00:00:52
Es decir, lo que vamos a estudiar es la combinación de la ley de Biot-Isabal 00:00:56
que dice el campo magnético 00:01:01
que rige como es el campo magnético 00:01:04
que genera una corriente rectilínea 00:01:08
y la fuerza de Laplace 00:01:09
que es la fuerza que aparece sobre una corriente rectilínea 00:01:11
en presencia de un campo magnético 00:01:15
es decir, tenemos dos hilos 00:01:16
tenemos dos corrientes, ¿verdad? 00:01:19
una hacia arriba, otra hacia abajo 00:01:22
separadas por una distancia D 00:01:24
entonces, lo que hacemos es 00:01:26
ver esta corriente que va para abajo 00:01:29
cómo afecta a esta corriente que va para arriba 00:01:31
y a esta corriente que va para arriba 00:01:33
cómo afecta a esta corriente que va para abajo 00:01:35
porque claro, esta que va hacia abajo 00:01:37
va a generar un campo magnético 00:01:40
así, ¿verdad? 00:01:41
en este punto serían 00:01:43
justo hacia afuera 00:01:45
aquí tendríamos que dibujar puntitos 00:01:48
y aquí crucecitas 00:01:50
espero que estéis de acuerdo 00:01:52
debido a esta corriente que va para abajo 00:01:52
sin embargo, debido a esta corriente que va para arriba 00:01:55
aquí tendríamos que dibujar puntitos 00:01:57
y aquí crucecitas 00:01:59
Espero que estéis de acuerdo, ¿vale? Aquí el campo es hacia adentro, aquí el campo es hacia afuera debido a la corriente 2. 00:02:01
Bueno, calculamos en primer lugar el campo magnético creado por la corriente 1 en los puntos donde está el conductor 2, ¿vale? 00:02:06
El conductor los tendremos aplicando toda la regla de la mano derecha. 00:02:12
Entonces, insisto, esta corriente va para abajo, ¿vale? Esta va para arriba. Tenemos aquí una longitud L, ¿vale? 00:02:14
Entonces, aquí el campo va hacia afuera. Espero que estéis de acuerdo, ¿verdad? 00:02:23
O sea, si este está bajando, esta corriente I1 es hacia abajo, aquí, ¿verdad?, serían crucecitas y aquí, insisto, serían puntitos. 00:02:28
Es decir, I1 genera aquí un campo que sale hacia afuera. 00:02:40
¿Cómo es la ley de Laplace? 00:02:46
Según la ley de Laplace, aquí tenemos una corriente hacia arriba y el campo hemos dicho que sale hacia afuera, ¿verdad? 00:02:48
Al hacer el producto vectorial, F igual a I por L y por B, la fuerza sería de repulsión, es decir, la corriente I sub 1 va a repeler a la corriente I sub 2. 00:02:53
Por cierto, por acción y reacción, según la tercera ley de Newton, principio de acción y reacción, sabemos, antes de calcularlo, que I sub 2 también va a repeler a I sub 1 y con la misma fuerza, ¿vale? 00:03:05
exactamente con la misma fuerza. 00:03:17
Este campo B1, ¿verdad? 00:03:19
Nos lo dice la ley de Biot y Savart, ¿sí? 00:03:21
¿Verdad? Que esta corriente I1 genera este campo B1, 00:03:25
que es mu por I1 partido por 2pi y la distancia. 00:03:28
Entonces, obtenemos ahora la fuerza a partir de la expresión de la fuerza 00:03:32
sobre un conductor rectilíneo, que es la ley de Laplace. 00:03:34
Y ahora solo tenemos que meter, para calcular esta fuerza, 00:03:36
que es la fuerza sobre este hilo, 00:03:41
debido al campo que genera esta otra corriente, 00:03:43
Entonces, esta fuerza es con la que este hilo 1 repele al hilo 2. 00:03:46
Es proporcional a la corriente del hilo 2, a su longitud, y al campo B1, que es el que genera la corriente I1. 00:03:53
Espero que me estéis siguiendo. 00:04:00
Solo tengo que sustituir esta expresión, que es la ley de Biot y Savart, que es el campo B1, que genera la corriente I1. 00:04:02
Tengo que meter esto aquí y ya tengo lo que busco. 00:04:09
La fuerza con la que I1 repele a la corriente I2, ¿verdad? 00:04:13
Es esta de aquí 00:04:21
Y siempre tiene esta expresión, ¿vale? 00:04:22
Mu por el producto de las corrientes y partido por 2pi por la distancia que las separa 00:04:25
La longitud del hilo, si el hilo es muy largo 00:04:29
Lo que se suele calcular es la fuerza por unidad de longitud 00:04:33
Esta L se suele pasar al otro lado dividiendo 00:04:36
Por cierto, insisto, por acción y reacción, ¿verdad? 00:04:38
las dos fuerzas son iguales, fijaos, son dos fórmulas completamente simétricas, I1 por I2 es lo mismo que I2 por I1 00:04:42
y por lo tanto las dos fuerzas son iguales por acción y reacción, ¿vale? Al hacer el cálculo completamente simétrico 00:04:50
vemos que F1 es igual que F2, ¿vale? Misma dirección pero sentidos contrarios. Por cierto, ¿qué pasaría si las dos corrientes 00:04:56
tuvieran la misma dirección y el mismo sentido? Si las dos corrientes tienen la misma dirección y el mismo sentido 00:05:03
las corrientes se van a atraer, ¿vale? Las fuerzas serían hacia adentro. 00:05:08
Corrientes con sentidos contrarios se repelen. 00:05:12
Corrientes con el mismo sentido se atraen. 00:05:15
Este fenómeno nos sirve para definir el amperio. 00:05:21
Tenéis que recordar, ¿vale?, que el amperio es una unidad fundamental del sistema internacional 00:05:25
y la manera de definirla es, pues con esta propiedad en el sistema internacional de unidades, 00:05:32
Se define la unidad de intensidad de corriente eléctrica, el amperio, como la intensidad de corriente que, circulando por dos conductores indefinidos y paralelos separados un metro, 00:05:37
se ejercen mutuamente una fuerza por unidad de longitud de 2 por 10 a la menos 7 newton por metro de longitud del conductor. 00:05:45
El amperio también es un coulombio partido por segundo. 00:05:52
Es un coulombio, una carga de un coulombio, que atraviesa un conductor en un segundo, ¿vale? 00:05:55
Eso sigue siendo cierto, pero esta es la definición oficial de amperio como unidad fundamental del sistema internacional. 00:06:01
Efectivamente, esta definición es fácil de entender a partir de la expresión que hemos deducido antes para la fuerza que se ejercen dos hilos conductores. 00:06:09
Esta expresión está muy bien, aunque es mejor, ¿vale? 00:06:15
si metemos los datos, la corriente eléctrica que sea un amperio, 00:06:19
que sea una distancia de un metro, 00:06:28
y nos queda exactamente la fuerza que nos están diciendo, 00:06:31
la fuerza por unidad de longitud. 00:06:32
A partir de esa definición y de las tres unidades fundamentales de mecánica, 00:06:35
donde se obtienen todas las unidades y constantes del electromagnetismo. 00:06:40
Aquí tenemos un ejercicio que nos sirve de ejemplo, ¿verdad? 00:06:45
Tenemos dos hilos conductores de gran longitud, rectilíneos y paralelos 00:06:48
Están separados 1 metro, 100 centímetros 00:06:51
Por los hilos circulan corrientes iguales de 5 amperios, cada una en sentidos opuestos 00:06:53
¿Cuál es el campo magnético resultante en un punto del plano de los dos hilos en los siguientes casos? 00:06:57
Si el punto está entre los dos conductores a la misma distancia, qué distante 00:07:02
O si está a una distancia de 50 centímetros de un conductor y 150 centímetros de otro 00:07:05
Calcula la fuerza que actúa sobre un metro de cada conductor 00:07:08
Y determina la fuerza que actuará sobre un tercer conductor paralelo a los dos anteriores 00:07:11
Actuado a un metro del primero y a dos metros del segundo 00:07:15
el medio es el vacío y la permeabilidad magnética del vacío 00:07:17
como siempre nos la dan 00:07:19
4pi por 10 a la menos 7 00:07:21
y newton partido por amperio cuadrado 00:07:22
vamos allá 00:07:23
estas son las respuestas 00:07:25
¿vale? 00:07:26
pues para que lo entendáis vosotros 00:07:31
analogías y diferencias 00:07:33
y con esto ya terminamos 00:07:37
analogías y diferencias 00:07:38
entre los campos gravitatorio, eléctrico y magnético 00:07:40
entre campo eléctrico y gravitatorio 00:07:43
ya lo hemos estudiado 00:07:48
las analogías 00:07:49
son 00:07:50
ambos campos son centrales 00:07:52
son fuerzas dirigidas a un punto y paralelas a la electroposición, son campos radiales, ¿verdad? 00:07:55
Tanto las cargas como las masas son fuentes o sumideros de campo. 00:07:59
Son conservativos, el trabajo no depende del camino seguido, solo de la posición inicial y final. 00:08:05
En ambos se define energía potencial y potencial, tanto eléctrico como gravitatorio. 00:08:09
Son newtonianos, las fuerzas del campo son inversamente proporcionadas al cuadrado de la distancia. 00:08:14
Y luego, si lo último, recordad que se cumple también el teorema de Gauss, 00:08:17
tanto para el campo eléctrico como para el campo gravitatorio, 00:08:26
el campo gravitatorio no entra, para el campo gravitatorio el teorema de Gauss no entra, 00:08:28
pero sí es cierto que en ambos lo que es el flujo de campo, ¿verdad?, 00:08:32
a través de una superficie cerrada es proporcional a la magnitud activa, 00:08:39
que serían o bien las cargas o bien las masas. 00:08:42
En cuanto a analogías y diferencias entre campo eléctrico y gravitatorio 00:08:45
Diferencias, el campo gravitatorio es universal, el campo eléctrico solo se define para cuerpos con capa eléctrica 00:08:51
Todos los cuerpos tienen masa, pero solo algunos están cargados, netamente 00:08:57
Las fuerzas gravitatorias son siempre atractivas, mientras que las eléctricas pueden ser atractivas y repulsivas 00:09:01
El valor de G, de la constante de la gravitación universal, es el mismo siempre 00:09:05
Mientras que K depende del medio en el que nos encontremos 00:09:10
La masa en movimiento o en reposo crea un campo, pero de intensidad mucho menor que el eléctrico 00:09:14
La carga en movimiento además crea un campo magnético 00:09:20
Para terminar, analogías y diferencias entre un campo eléctrico y un campo magnético 00:09:25
El campo eléctrico es conservativo, pero el magnético no lo es 00:09:32
Pueden aislarse cargas eléctricas positivas o negativas, ¿vale? 00:09:35
Pero nunca aparecen por separados polos norte y polos sur 00:09:40
las líneas de campo eléctrico son abiertas 00:09:43
nacen en las cargas positivas 00:09:46
mueren en las negativas 00:09:48
las de campo magnético siempre son cerradas 00:09:49
no hay fuentes o sumideros de campo magnético 00:09:51
las cargas en reposo 00:09:54
solo originan campo eléctrico 00:09:56
las cargas en movimiento originan campo eléctrico y campo magnético 00:09:57
ambos son proporcionales a la carga 00:10:00
que los crea 00:10:02
en realidad como el movimiento es una cuestión relativa 00:10:03
la presencia, la aparición de un campo eléctrico 00:10:06
o de un campo magnético 00:10:08
es solo una cuestión de sistema de referencia 00:10:09
Para terminar, recordaros que ambos campos son inversamente proporcionales al cuadrado de distancia 00:10:11
Pero el campo eléctrico es radial y el magnético es perpendicular a la dirección radial 00:10:18
Las constantes eléctricas, la permeabilidad magnética 00:10:21
Perdón, la permeabilidad eléctrica, la epsilon de Coulomb 00:10:26
Y la permeabilidad magnética, la mu sub cero, la mu de Biotisabar, dependen del medio 00:10:29
Y con esto habríamos terminado campo magnético 00:10:34
Os animo a que intentéis hacer este ejercicio, ¿vale? 00:10:39
Que es bastante sencillo, pero muy completo, ¿verdad? 00:10:49
Tenemos dos hilos conductores de gran longitud, rectilíneos y paralelos, ¿verdad? 00:10:52
Recordad, yo os recomiendo intentar dibujar los hilos en la dirección perpendicular al plano del papel, 00:10:57
saliendo hacia afuera, ¿vale? 00:11:05
De tal manera que el campo magnético os quede en circunferencias. 00:11:06
A mí me parece que así puede ser más sencillo, ¿vale? 00:11:09
entonces tenéis que calcular el punto 00:11:11
en el punto entre los hilos 00:11:14
cuánto vale el campo 00:11:15
en un punto que está a un lado 00:11:17
de uno de los dos hilos 00:11:19
la fuerza 00:11:21
entre un metro de cada conductor 00:11:22
la fuerza por unidad de longitud, lo que queráis 00:11:25
y la fuerza que actuará solo en tercer conductor 00:11:27
para los anteriores situados a un metro del primero y a dos metros del segundo 00:11:30
intentad este ejercicio 00:11:33
las soluciones las tenéis aquí 00:11:34
¿vale? 00:11:35
chicos 00:11:38
mañana o pasado 00:11:38
intentaré subiros o proponeros 00:11:43
algún ejercicio de selectividad y luego corregirlo 00:11:45
venga, abrazos a todos 00:11:47
Idioma/s:
es
Autor/es:
Jorge García García
Subido por:
Jorge G.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
Visualizaciones:
75
Fecha:
12 de enero de 2021 - 20:01
Visibilidad:
URL
Centro:
IES JORGE GUILLÉN
Duración:
11′ 53″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1920x1080 píxeles
Tamaño:
256.90 MBytes

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