1. El documento presenta información sobre campo magnético, fuerza magnética e inducción electromagnética. 2. Explica que un campo magnético se genera al circular una corriente eléctrica y que una carga eléctrica en movimiento dentro de un campo magnético experimenta una fuerza magnética. 3. Describe los experimentos de Faraday y Henry que demostraron que un campo magnético variable induce una corriente eléctrica en un conductor, formando la base del principio de inducción electromagnética.

1. PPTCEL013FS11-A16V1
Clase
Electricidad IV: campo
magnético, fuerza magnética

2. ENERGÍA
ELÉCTRICA
ENERGÍA
ELÉCTRICA
La rapidez con que
se transforma es la
Potencia
eléctrica
Potencia
eléctrica
Que se expresa
como
= ×P V i
Se disipa como
calor debido al
Efecto JouleEfecto Joule
Se calcula
como
2
= ×P i R
Se genera
en
Centrales
eléctricas
Centrales
eléctricas
Por medio de una
Transformación
de energía
Transformación
de energía Que depende
de la
Resistencia
eléctrica
Resistencia
eléctrica
Si se hace nula el
material es un
SuperconductorSuperconductor
Que puede
variar con la
TemperaturaTemperatura
Intensidad
de corriente
Intensidad
de corriente
2
V
P
R
=
Resumen de la clase anterior

3. CAMPO
MAGNÉTICO
CAMPO
MAGNÉTICO
Características
Generado porIMANESIMANES
Poseen un polo norte y
uno sur
Poseen un polo norte y
uno sur
Capacidad para atraer
o repeler a otros
cuerpos, y al hierro
Capacidad para atraer
o repeler a otros
cuerpos, y al hierro
Sus polos son
inseparables
Sus polos son
inseparables
Polos = se repelen
Polos ≠ se atraen
Polos = se repelen
Polos ≠ se atraen
Su polo norte magnético
apunta (aproximadamente)
hacia el norte geográfico
Su polo norte magnético
apunta (aproximadamente)
hacia el norte geográfico
Resumen de la clase anterior

4. Aprendizajes esperados
• Reconocer la relación entre corriente eléctrica y campo magnético.
• Comprender la fuerza magnética sobre una carga en movimiento.
• Aplicar las fuerzas magnéticas sobre un conductor.
• Aplicar el concepto de flujo magnético.
• Comprender las leyes de Faraday y Lenz.
• Comprender el funcionamiento del transformador como una de las
principales aplicaciones del principio de inducción electromagnética.
• Aplicar los conceptos vistos a la solución de problemas.

5. Pregunta oficial PSU
Un alambre recto muy largo conduce una corriente eléctrica constante que sale
del papel, como se indica en la figura.
El vector campo magnético en el punto P, producido por la corriente en el
alambre, queda mejor representado por
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, proceso de admisión 2016.

6. 1. Campo magnético
2. Fuerza magnética
3. Inducción electromagnética
4. Flujo magnético
Págs.: 157 - 174
Cap. 6

7. El efecto Oersted
Cuando una corriente eléctrica circula a través de un conductor se genera
alrededor de este un campo magnético. Este campo está formado por líneas
de fuerza circulares y concéntricas con el conductor.
En una espira
Solenoide
En una bobina (varias espiras juntas)En conductor rectilíneo
Al circular corriente por la bobina el
campo magnético se concentra y se hace
homogéneo en su interior. El solenoide se
comporta como un imán al que se
denomina “electroimán”.
1.1 Campo magnético generado por una corriente eléctrica Pág. 157
Cap. 61. Campo magnético

8. El campo magnético es tangente a las líneas de campo y su magnitud se
calcula mediante la siguiente expresión
→
B
→
B
i
0
2
i
B
r
µ
π
×
=
×
Constante de permeabilidad
magnética en el vacío:
4π∙10-7
[T∙m/A]
Constante de permeabilidad
magnética en el vacío:
4π∙10-7
[T∙m/A]
Unidades para el campo magnético:
S.I.: tesla [T]
C.G.S.: gauss [G]
Observación:
1 [gauss] = 10-4
[T]
1.1 Campo magnético generado por una corriente eléctrica Pág. 158
Cap. 61. Campo magnético

9. El sentido del campo magnético depende del sentido de circulación de la
corriente en el conductor. Para determinarlo, se aplica la regla de Ampere, que
establece que: “al situar el dedo pulgar de la mano derecha apuntando en el
sentido de circulación de la corriente, los dedos restantes indican el sentido de
las líneas de inducción y, en consecuencia, el del campo magnético”.
1.1 Campo magnético generado por una corriente eléctrica
1. Campo magnético

10. 4. Si a una distancia de 10-7
[m] de un conductor rectilíneo se percibe un campo
magnético de 3 [G], ¿cuál es la intensidad de corriente que circula por dicho
conductor?
(Considere )
A)1,5 ∙ 10-4
[A]
B) 3 ∙ 10-4
[A]
C) 5 ∙ 10-4
[A]
D) 6 ∙ 10-4
[A]
E) 15 ∙ 10-4
[A]
Ejercicio
Ejercicio 4 guía Electricidad IV: campo magnético, fuerza magnética
A
Aplicación
-7
0 4 10
m
T
A
µ π= ×

11. 2. Fuerza magnética
2.1 Fuerza magnética sobre una carga en movimiento
En una región del espacio en donde existe un campo magnético creado por un
imán o una corriente eléctrica situamos una carga de prueba q.
Si la carga comienza a moverse con una velocidad , experimenta una fuerza
magnética .
Esta fuerza tiene las siguientes características:
• es proporcional al valor de la carga q.
• es proporcional al módulo de la velocidad .
• su módulo depende del ángulo entre y .
• si es paralela a ⇒ la fuerza magnética es NULA.
• si es ⊥ a ⇒ la fuerza magnética es MÁXIMA.
• si es nula ⇒ la fuerza magnética es NULA.
v
r
v
r
v
r
v
r
v
r
v
r
B
r
B
r
B
r
Pág. 159
Cap. 6
mF
r

12. 2. Fuerza magnética
2.1 Fuerza magnética sobre una carga en movimiento
mF q v B= × ×
r rr
( )θsenBvqFm ⋅⋅⋅=
Hendrik Lorentz
Esta fuerza se denomina
fuerza de Lorentz
Esta fuerza se denomina
fuerza de Lorentz
Unidades para la fuerza magnética
S.I.: newton [N]
C.G.S.: dina
Donde la magnitud de la fuerza es:
Ángulo entre yÁngulo entre yv
r
B
r

13. 2. Fuerza magnética
2.1 Fuerza magnética sobre una carga en movimiento
Al actuar sobre una carga, el sentido y dirección de la fuerza de Lorentz están
dados por la siguiente regla mnemotécnica, llamada “regla de la mano derecha”:
La dirección de la fuerza magnética siempre es perpendicular a la velocidad y al
campo magnético. Su valor es máximo cuando el ángulo entre y es 90°.v
r
B
r

14. 2. Fuerza magnética
2.1 Fuerza magnética sobre una carga en movimiento
• Si la carga q es POSITIVA, el sentido de la fuerza es el indicado por la regla
de la mano derecha.
• Si la carga es NEGATIVA, el sentido de la fuerza es opuesto al indicado por la
regla de la mano derecha.

15. Ejercicio
7. Dos partículas, q1 con carga positiva y q2 con carga negativa, se encuentran inmersas en
campos magnéticos. En la situación 1 de la figura, se muestra el vector de campo magnético
y la fuerza de Lorentz que actúa sobre la partícula q1. En la situación 2, se muestra la fuerza
de Lorentz sobre la partícula q2 y su vector velocidad.
Respecto de estas dos situaciones, y considerando que las fuerzas de Lorentz que actúan
sobre las partículas son máximas, es correcto afirmar que
I) en 1 el vector velocidad de la partícula es perpendicular a la página y apunta hacia afuera
de ella.
II) en 2 el vector de campo magnético es paralelo a la página y apunta hacia la derecha.
III) en 1 el vector velocidad posee igual dirección y sentido que en la situación 2.
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo III
D) Solo I y II
Ejercicio 7 guía Electricidad IV: campo magnético, fuerza magnética
E
ASE

16. 2. Fuerza magnética
2.2 Trayectoria de una carga
Si la velocidad de una carga en movimiento es perpendicular al campo
magnético, la carga describe una trayectoria circular de radio r y en sentido tal
que se cumpla la regla de la mano derecha para una carga positiva o regla de la
mano izquierda para una carga negativa.
La fuerza magnética actúa como fuerza centrípeta, apuntando siempre hacia el
centro de la circunferencia.
Movimiento de una carga positiva
Pág. 161
Cap. 6
En este caso el movimiento de la
carga es en sentido contrario al
movimiento de las manecillas del
reloj.
En este caso el movimiento de la
carga es en sentido contrario al
movimiento de las manecillas del
reloj.

17. 2. Fuerza magnética
2.3 Radio de la trayectoria de una carga
Sin importar el signo de la carga, el radio r que describe la trayectoria circular se
determina por la siguiente expresión
Bq
vm
r
⋅
⋅
=
m = masa de la carga.
v = rapidez de la carga.
q = magnitud de la carga
eléctrica.
B = campo magnético.
m = masa de la carga.
v = rapidez de la carga.
q = magnitud de la carga
eléctrica.
B = campo magnético.
r
Pág. 161
Cap. 6

18. Ejercicio
10. Una carga negativa q1 ingresa a un campo magnético, tal como muestra la
figura.
Si la fuerza magnética sobre la partícula es máxima, esta describirá una
trayectoria
A) circular, en sentido de las manecillas del reloj.
B) rectilínea, hacia la derecha.
C) circular, en sentido contrario a las manecillas del reloj.
D) rectilínea, hacia arriba.
E) rectilínea, hacia abajo.
Ejercicio 10 guía Electricidad IV: campo magnético, fuerza magnética
A
Comprensión
F
r

19. Dos conductores de largo (l), portando
corrientes eléctricas y próximos entre sí,
experimentan:
Una fuerza ATRACTIVA cuando las corrientes
tienen el mismo sentido.
Una fuerza REPULSIVA si las corrientes tienen
sentidos opuestos.
i2= corriente en el conductor
2.
L= largo del conductor.
B1 = campo magnético en el
conductor 2 producto del
conductor 1.
i2= corriente en el conductor
2.
L= largo del conductor.
B1 = campo magnético en el
conductor 2 producto del
conductor 1.12 BLiF ⋅⋅=
2.4 Fuerza entre conductores rectilíneos
2. Fuerza magnética
Pág. 163
Cap. 6

20. Ejercicio
1. Se tienen dos alambres conductores paralelos, A y B, de 3 [m] de largo y
separados una distancia R, por los cuales circula la misma intensidad de corriente.
El conductor A experimenta una fuerza magnética de magnitud 0,9 [N], producto
del campo magnético generado por el conductor B. Si el campo magnético que
percibe el conductor A es de 300 [G], ¿cuál es la intensidad de corriente que
circula por el conductor B?
A) 0,1 [A]
B) 0,9 [A]
C) 1,0 [A]
D) 9,0 [A]
E) 10,0 [A]
Ejercicio 1 guía Electricidad IV: campo magnético, fuerza magnética
E
Aplicación

21. 3. Inducción electromagnética
3.1 El efecto Faraday - Henry
Hans Christian Oersted descubrió que el magnetismo podía ser producido por una
corriente eléctrica. Este descubrimiento llevó a los científicos de la época a
preguntarse: ¿podrá un campo magnético generar una corriente eléctrica?
Los científicos Michael Faraday y Joseph Henry descubrieron, de forma
independientemente, que al existir movimiento entre una espira y un imán se
generaba en la espira una corriente eléctrica, a la que se denominó “corriente
inducida”.
Faraday realizó su descubrimiento en el otoño de 1831, basándose en la
realización de dos famosas experiencias.
Primera experiencia de Faraday
imán
Movimiento
del imán
Corriente inducida
Pág. 166
Cap. 6

22. 3. Inducción electromagnética
3.1 El efecto Faraday - Henry
• Al acercar el imán a la bobina, aparece una corriente inducida durante el
movimiento del imán.
• El sentido de la corriente inducida en la bobina se invierte si alejamos el imán.
• Con la bobina y el imán fijos, no observamos corriente inducida alguna.
• La intensidad de la corriente inducida depende de la velocidad con la que
movemos el imán (o la bobina), de la intensidad del campo magnético del imán
y del número de espiras de la bobina.
Primera experiencia de Faraday

23. Segunda experiencia de Faraday
Cada vez que se abre o cierra el interruptor del circuito primario, aparece en
esta bobina un campo magnético variable que induce (genera) una corriente
eléctrica en la bobina del circuito secundario, que se encuentra cercano.
Este es el principio básico de funcionamiento del transformador.
3. Inducción electromagnética
3.1 El efecto Faraday - Henry

24. Segunda experiencia de Faraday
3. Inducción electromagnética
3.1 El efecto Faraday - Henry
• Al cerrar el interruptor se induce una corriente eléctrica en la segunda bobina. Las
corrientes en las dos bobinas circulan en sentidos contrarios.
• Al desconectar el interruptor se induce nuevamente una corriente en el bobinado
secundario, pero de sentido opuesto a la anterior.
• Se induce corriente en la segunda bobina solo al abrir o cerrar el interruptor del
circuito primario, pero no mientras la corriente se mantenga circulando en la
primera bobina. La inducción de corriente eléctrica se debe a campos magnéticos
variables.

25. Ejercicio
3. Para la experiencia de la figura adjunta, se induce corriente en la espira cuando
el imán
I) se mueve entrando en la espira.
II) se mueve saliendo de la espira.
III) permanece en reposo dentro de la espira.
Es (son) correcta(s)
A) solo I.
B) solo II.
C) solo III.
D) solo I y II.
E) I, II y III.
Ejercicio 3 guía Electricidad IV: campo magnético, fuerza magnética
D
Comprensión

26. El flujo magnético corresponde al número de líneas de campo magnético que
atraviesan una superficie.
4. Flujo magnético
4.1 Definición
Unidad para el flujo magnético
S.I.: [weber]= [T · m2
]
( )θcos⋅⋅=Φ AB
Vector normal
a
la superficie
Vector normal
a
la superficie
Pág. 165
Cap. 6

27. Ejercicio
9. En una espira se tiene que el flujo magnético es , producto de un campo
magnético actuando perpendicularmente a su área A. Si se triplica la intensidad
del campo magnético y se disminuye el área de la espira en un tercio, entonces el
flujo magnético
A) disminuye en un tercio.
B) disminuye a la mitad.
C) se mantiene.
D) se duplica.
E) se triplica.
Ejercicio 9 guía Electricidad IV: campo magnético, fuerza magnética
D
Aplicación
φ
B


28. Sostiene que la f.e.m. inducida crea una corriente que siempre recorre el
conductor en un sentido tal de producir un campo magnético cuyo flujo se
opone a la variación flujo externo que la induce.
4. Flujo magnético
4.2 Ley de Lenz
Unidad para la f.e.m.
S.I.: volt [V]
t∆
∆Φ
−=ε
El signo menos indica la
oposición de la f.e.m. inducida a
la causa que la genera.
El signo menos indica la
oposición de la f.e.m. inducida a
la causa que la genera.
Pág. 169
Cap. 6

29. El transformador es un dispositivo que permite aumentar o disminuir el
voltaje de una corriente alterna. Está basado en el principio de inducción
electromagnética, es decir, en la generación de corrientes inducidas mediante
campos magnéticos variables.
El voltaje inducido en la bobina secundaria podrá ser mayor o menor que en la
bobina primaria, dependiendo de si la bobina secundaria posee más o menos
espiras que la primaria.
En un transformador, siempre se
cumple que:
4. Flujo magnético
4.3 El transformador
Bobina
primaria
Bobina
secundaria
1
2
2
1
2
1
I
I
V
V
N
N
==
Pág. 173
Cap. 6

30. Ejercicio
16. En un transformador la bobina primaria está compuesta por N vueltas y se
conecta a una red de corriente alterna de 30 [V]. Si se sabe que la bobina
secundaria tiene 12N vueltas, ¿cuál es el voltaje que entrega el transformador?
A) 10 [V]
B) 12 [V]
C) 36 [V]
D) 120 [V]
E) 360 [V]
Ejercicio 16 guía Electricidad IV: campo magnético, fuerza magnética
E
Aplicación

31. Pregunta oficial PSU
Un alambre recto muy largo conduce una corriente eléctrica constante que sale
del papel, como se indica en la figura.
El vector campo magnético en el punto P, producido por la corriente en el
alambre, queda mejor representado por
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, proceso de admisión 2016.
D
Reconocimiento

32. Tabla de corrección
Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad
1 E La electricidad Aplicación
2 B La electricidad ASE
3 D La electricidad Comprensión
4 A La electricidad Aplicación
5 C La electricidad ASE
6 B La electricidad Aplicación
7 E La electricidad ASE
8 E La electricidad Reconocimiento
9 D La electricidad Aplicación
10 A La electricidad Comprensión

33. Tabla de corrección
Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad
11 D La electricidad Comprensión
12 D La electricidad Reconocimiento
13 E La electricidad Comprensión
14 D La electricidad Aplicación
15 C La electricidad Aplicación
16 E La electricidad Aplicación
17 D La electricidad Reconocimiento
18 C La electricidad ASE
19 E La electricidad Aplicación
20 E La electricidad Aplicación

34. Síntesis de la clase
CAMPO MAGNÉTICO
Al estar en
contacto con
Cargas en
movimiento
Movimiento
circular
Bq
vm
r
⋅
⋅
=
Puede ser
producido por
Corriente
eléctrica
Variable
Corriente
alterna
Ley de Lenz
y Faraday
Aplicación
Transformador
Si circula por
dos conductores
Fuerza de
magnética
12 BLiF ⋅⋅=
En un conductor
está formado por
Líneas de campo
circulares y
concéntricas

35. Prepara tu próxima clase
En la próxima sesión trabajaremos el
Taller I

37. Propiedad Intelectual Cpech RDA: 186414
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Equipo Editorial Área Ciencias: Física