FísicaMedioProblema · 2 pts
Campo magnético creado por corrientes
También trata: Movimiento de cargas: fuerza de Lorentz
Comunidad de Madrid · 2023 · Julio
Enunciado
Dos hilos rectilíneos indefinidos, paralelos al eje , están respectivamente situados en y . El primero de ellos conduce una corriente de en el sentido positivo del eje . Si un electrón viaja en línea recta con velocidad a lo largo de sin desviarse, calcule:
a) La intensidad de corriente en el segundo hilo, especificando su sentido.
b) La fuerza que experimentaría un electrón que pasara por el origen de coordenadas con velocidad .
Datos: Permeabilidad magnética del vacío, ; Valor absoluto de la carga del electrón, .
a) La intensidad de corriente en el segundo hilo, especificando su sentido.
b) La fuerza que experimentaría un electrón que pasara por el origen de coordenadas con velocidad .
Datos: Permeabilidad magnética del vacío, ; Valor absoluto de la carga del electrón, .
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Resultado
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Estrategia
Cada hilo crea un campo magnético en circunferencias a su alrededor, perpendicular al plano (según ) en los puntos del eje . Como el electrón se mueve en el plano, su velocidad es perpendicular a ese campo: si no se desvía es porque el campo total en la recta es nulo. Esa recta está a la derecha de los dos hilos, y para que los campos se anulen allí las corrientes deben ir en sentidos opuestos; igualando los módulos sale la intensidad del segundo hilo.
En el origen, en cambio, estamos entre los hilos: con corrientes opuestas los dos campos apuntan igual y se suman. Con el campo total, la fuerza de Lorentz , recordando que la carga del electrón es negativa.
En el origen, en cambio, estamos entre los hilos: con corrientes opuestas los dos campos apuntan igual y se suman. Con el campo total, la fuerza de Lorentz , recordando que la carga del electrón es negativa.
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Desarrollo
El campo de un hilo indefinido a una distancia vale , y su sentido lo da la regla de la mano derecha.
a) En la recta las distancias a los hilos son y . El hilo 1 (corriente hacia ) crea a su derecha un campo hacia :Para anularlo, el hilo 2 debe crear allí un campo hacia , lo que exige que su corriente vaya hacia . Igualamos los módulos:El segundo hilo lleva en el sentido negativo del eje (contrario al primero).
b) En el origen los dos hilos están a . El hilo 1 queda a la izquierda con corriente hacia , y el hilo 2 a la derecha con corriente hacia : los dos crean en el origen un campo hacia , que se suma:La fuerza de Lorentz sobre el electrón ():Con :El electrón sería empujado hacia , hacia el segundo hilo.
a) En la recta las distancias a los hilos son y . El hilo 1 (corriente hacia ) crea a su derecha un campo hacia :Para anularlo, el hilo 2 debe crear allí un campo hacia , lo que exige que su corriente vaya hacia . Igualamos los módulos:El segundo hilo lleva en el sentido negativo del eje (contrario al primero).
b) En el origen los dos hilos están a . El hilo 1 queda a la izquierda con corriente hacia , y el hilo 2 a la derecha con corriente hacia : los dos crean en el origen un campo hacia , que se suma:La fuerza de Lorentz sobre el electrón ():Con :El electrón sería empujado hacia , hacia el segundo hilo.
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Consejo
«Se mueve en línea recta sin desviarse» en un problema de hilos significa campo magnético nulo en su trayectoria (aquí no hay campo eléctrico que pueda compensarlo).
Fuera de los dos hilos, los campos se anulan con corrientes opuestas; entre ellos, con corrientes iguales. Y no olvides el signo negativo de la carga del electrón en .
Paso 1 de 3
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