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Campos magnéticos

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Los campos magnéticos son fundamentales al electromagnetismo y subyacen en muchas aplicaciones prácticas que van desde brújulas para la proyección de imagen de resonancia magnética.

Campos magnéticos o campos de B puede ser generados por cargos, como una corriente eléctrica, u objetos como barra imanes debido a la dinámica microscópica de las cargas dentro del material magnético en movimiento.

Este video muestra cómo visualizar los campos magnéticos producidos por un conductor de corriente y una permanente imán de barra. Por otra parte, este video también demostrará la fuerza ejercida por los campos magnéticos producidos por una corriente en otro cable de corriente.

Campos magnéticos pueden visualizarse mediante líneas de campo magnético. Estas son líneas ficticias que ayudan a entender la distribución y la dirección de los campos magnéticos.

La tangente de una línea de campo magnético refleja la dirección local del campo magnético y la densidad de los espejos de líneas la fuerza del campo magnético local, que en el caso de una barra imán disminuye a medida que nos alejamos de su superficie. Diferentes configuraciones de conductor actual producen distintas variaciones en las distribuciones de campo magnético.

Por ejemplo, un alambre largo y recto lleva una corriente eléctrica produce un campo magnético, cuya dirección, según lo representado por "líneas de campo magnético", es en la dirección tangente circular alrededor del alambre.

En el caso de una barra imán, las líneas de campo magnético deja el polo norte del imán y entrar en el polo sur del imán. Esto es similar al patrón de campo magnético producido por un solenoide, que es una bobina cilíndrica de alambre que lleva actual.

La dirección del campo magnético producido por una corriente puede determinarse por la regla de"derecha". La regla establece que si el dedo pulgar apunta en la dirección de la corriente, los dedos que se encrespa alrededor del conductor indican la dirección del campo magnético. Así, una barra de imán, cuando cerca del conductor, se alinea con el campo magnético local generado.

Ahora sabemos que los campos magnéticos, producidos por cualquier conductor o imán, interactuar con cerca de materiales magnéticos. Además, los campos magnéticos generados también interactuar con el movimiento de cargas eléctricas, como las que se encuentran en un segundo conductor que lleva corriente.

Cuando se introduce una carga en movimiento 'q' en un campo magnético 'B', el campo ejerce una fuerza 'F' en el cargo. Esto se llama la fuerza de Lorentz. La fuerza es proporcional al campo magnético 'B', la 'q' de carga y su velocidad 'v' y está determinada por el producto vectorial de la velocidad de la carga y el campo magnético, a veces la carga. La fuerza, por tanto, apunta en una dirección perpendicular tanto al movimiento de la carga y el campo magnético determinado por la "regla de dedo pulgar de mano derecha".

Habiendo examinado los fundamentos de los campos magnéticos, nos llevar a cabo un experimento simple para visualizar estas líneas de campo magnético y demostrar cómo la fuerza de Lorentz ejercida por un campo magnético generado afecta a un alambre de corriente paralela.

Se reúnen los materiales necesarios y los instrumentos, es decir, una fuente de corriente DC, un tablero de plástico montados con varias agujas de brújula y un alambre conductor recto pasando por su centro y una permanente imán de barra.

Observar el tablero de plástico con un orificio en su centro. Está montado con varias agujas de brújula alrededor del agujero del centro con pernos, que las agujas están libres girar.

También tenga en cuenta que el hilo conductor es alimentado a través del agujero del centro del tablero. Asegúrese de que el cable esté perpendicular a la Junta. Conecte el cable a la corriente DC utilizando cables con abrazaderas.

Encienda la fuente de corriente y la corriente de 5 amperios. Observar el comportamiento de las agujas de brújula.

A continuación, apague la fuente de alimentación y cambiar los cables positivos y negativos. A continuación, encienda la fuente de alimentación para invertir la dirección de la corriente que fluye a través del cable y observar otra vez las agujas de brújula.

Ahora apague y desconecte la corriente y obtener un tablero plástico similar montado con agujas magnéticas, pero sin el alambre conductor alimentado a través de él. A continuación, identificar el polo norte de la barra de imán.

Con el eje largo de la barra de URL de imán a la Junta, traer el polo más cercano a la Junta del lado. Observar las agujas de brújula para cualquier cambio de orientación.

Ahora tapa la barra de imán de tal manera que el polo sur está más cerca de la Junta. Una vez más, observar las agujas de brújula para cualquier cambio de orientación.

Primero armar un marco con dos listones, uno de ellos es horizontal a lo largo de la parte superior del marco y el otro es vertical que conecta la base a la primera barra. A continuación, ancla o la sección media de los dos cables largo conduce a la estructura de la cinta. Cuelgan a uno de los extremos de ambos cables de la estructura tales que los dos cables son paralelos entre sí.

Ahora, conecte el extremo de los dos cables a los terminales y el interruptor. Conectar la instalación a una batería.

Asegúrese de que los cables estén conectados tal que la corriente fluye en la misma dirección en ambos cables. Luego, mueva el interruptor para conectar la batería a los cables conductores.

Observe los dos cables cuando la corriente pasa a través de ellos. A continuación, apague el interruptor para detener el flujo de corriente a través de los cables.

Invertir la dirección del interruptor para cambiar la dirección del flujo actual a través de los cables. Observar los dos cables cuando la corriente está encendida.

Ahora después de haber revisado los protocolos, nos permite revisar los resultados de los experimentos realizados.

En el experimento con las agujas de brújula, inicialmente, las agujas están orientadas al azar. En aplicación de la corriente, las agujas de brújula se alinean con el campo magnético local en un patrón circular.

En invertir la dirección de la corriente, se invierte el campo magnético local que a su vez invierte la orientación de las agujas de brújula.

Del mismo modo, cuando el polo norte de la barra de imán se trae cerca de las agujas de brújula, crea un campo magnético local, y las agujas de brújula se alinean a lo largo de estas líneas de campo magnético local.

Y cuando la barra de imán se voltea, la dirección del campo magnético también se invierte, que invierte la orientación de las agujas de brújula.

En el experimento con los dos cables, los cables son atraídos uno al otro cuando la corriente que fluye en ellos tiene la misma dirección. Esto es debido a la fuerza de Lorentz generada por el campo magnético.

Según la regla derecha, el izquierda alambre produce un campo magnético, que señala en la dirección perpendicular al flujo de corriente en el sitio del cable correcto. Ahora, utilizar la otra regla de la mano derecha y colocar los dedos a lo largo de la dirección de la corriente y los campos magnéticos. El pulgar extendido da entonces la dirección de la fuerza de Lorentz. En este caso, la fuerza es hacia el izquierda alambre y así atractivo.

Por otra parte, cuando el flujo de corriente en los dos cables está en direcciones opuestas entre sí, la mano derecha regla muestra que la dirección de Lorentz la fuerza en el sitio de alambre adecuado es lejos el cable izquierdo, haciendo que la fuerza repulsiva. Por lo tanto, los dos cables se empujan apartes.

Campos magnéticos se encuentran en todo el mundo que nos rodea y actualmente se utilizan en aplicaciones que van desde la navegación en el entorno clínico. Ahora veamos un par de aplicaciones comunes de los campos magnéticos.

Hace siglos, la dinastía Song de China inventó la primera brújula que fue utilizada para la navegación. Desde entonces hemos contado con la brújula, que trabaja en tándem con el campo magnético de la tierra, para la dirección.

El polo sur magnético de la tierra se encuentra cerca de su polo norte geográfico. Así, el polo norte magnético de la aguja de una brújula se alinea con el campo magnético de la tierra y apunta hacia el norte geográfico de la tierra.

Campos magnéticos también tienen multitud de aplicaciones en el campo de la medicina y diagnóstico médico. El uso más común de los campos magnéticos es la proyección de imagen de resonancia magnética o MRI. Escáneres de MRI utilizan campos magnéticos y gradientes del campo para generar imágenes del interior del cuerpo.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a los campos magnéticos. Ahora debe saber cómo visualizar campos magnéticos utilizando agujas de brújula y entender cómo la fuerza de Lorentz de un campo magnético producido por una corriente afecta a la otra corriente casi paralela. ¡Gracias por ver!

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