La sesión introduce el tema del campo magnético y las fuerzas magnéticas. Explica que el campo magnético de la Tierra se origina en el núcleo exterior de hierro en movimiento. También describe cómo el campo magnético ejerce una fuerza sobre las partículas con carga en movimiento y cómo se puede calcular esta fuerza. Finalmente, explica que cuando una partícula cargada se mueve en un campo magnético uniforme, su trayectoria es circular.

1. Física III
Semana 1 - Sesión 1
Campo magnético y fuerzas magnéticas
Magnetismo, campo magnético y movimiento de partículas
en un campo magnético

2. 06/10/2022 2
Anthony Macedo
Logro
• Al finalizar la sesión, el estudiante
calculará fuerzas magnéticas sobre
partículas con carga eléctrica en
movimiento con responsabilidad.

3. 06/10/2022 3
Anthony Macedo
Agenda
• Presentación del curso
• Saberes previos
• Fuerza magnética sobre cargas en
movimiento y MCU
• Ejercicios de aplicación
• Conclusiones

4. 06/10/2022 4
Anthony Macedo
Magnetismo
• Los fenómenos magnéticos se observaron
por lo menos hace 2500 años, en
fragmentos de mineral de hierro
magnetizado (imanes permanentes),
cerca de la ciudad de Magnesia (hoy
Manisa, en el oeste de Turquia)
• No hay indicios experimentales de que
exista un polo magnético individual
aislado (monopolo magnético); los polos
siempre aparecen en pares. Cuando se
rompe en dos una barra magnética, cada
extremo roto se convierte en un polo.
N
S
F
N
S
F
S
N
F
S
N
F
F
N
S
F
S
N
N
S
F
S
N
F
N
S
F
Hierro
F
S
N
F
Hierro
F
Imán partido
S N N
S
N
S
Hierro fuertemente magnetizado
Hierro no magnetizado
Dominios
magnéticos

5. 06/10/2022 5
Anthony Macedo
Campo magnético de la Tierra. Interacción magnética
• La Tierra presenta un campo magnético,
el cual cambia de orientación
permanentemente. Las líneas de campo
magnético, muestran la dirección en la
que la brújula apuntaría en cada
localidad.
• El campo magnético de la Tierra se
origina en el núcleo exterior del interior de
la Tierra. Este océano de hierro, el cual es
un fluido conductor de la electricidad en
constante movimiento.
La interacción magnética se describe por:
1. El campo magnético ejerce una fuerza
sobre cualquier otra carga en movimiento
o corriente presente en el campo.
2. Una carga en movimiento o una corriente
genera un campo magnético en el
espacio circundante (además de su
campo eléctrico). Revisaremos este tema
a través de la Ley de Biot-Savart y la ley
de Ampere (una de las leyes de Maxwell).

6. 06/10/2022 6
Anthony Macedo
Campo magnético de un imán
• El campo magnético comienza y termina
en el imán.
• Se puede representar con ayuda de
líneas de fuerza que salen del polo norte
e ingresan al polo sur magnéticos.
• Unidad SI del campo magnético: tesla (T)
• Otra unidad utilizada es el gauss (G),
1 G = 10-4 T
Generador de campo magnético B (T)
Tierra 50106
Tren de levitación magnética 100106
Televisor a color 500106
Horno eléctrico 1000106
Campo magnético en NMR 1,5
Magnetos de laboratorio 2,5
Magnetos superconductores 30
Electroimán de corrientes pulsantes 120
Estrella de neutrones 108

7. 06/10/2022 7
Anthony Macedo
Fuerza magnética sobre una carga móvil
• El campo magnético (B) produce la
aparición de una fuerza F sobre cualquier
carga en movimiento.
• El módulo de la fuerza magnética es:
• La dirección de la fuerza puede
determinarse usando la regla de la mano
derecha.
• Si la velocidad de la partícula es:
• Y el campo magnético es:
• La fuerza magnética se determina por:

+q
F

B

v

Regla de la mano derecha

sen
vB
q
F 
B
v
F




 q
k̂
ĵ
î
B z
y
x B
B
B 



z
y
x
z
y
x
B
B
B
v
v
v
q
k̂
ĵ
î
F 

k̂
ĵ
î
v z
y
x v
v
v 




8. • Para no usar esquemas en 3D, se emplea
un punto () para representar un vector
dirigido hacia fuera del plano, y una cruz
() para representar un vector dirigido
hacia el plano.
06/10/2022 8
Anthony Macedo
La regla de la mano derecha
Determine la dirección de la fuerza magnética
que se ejerce sobre las cargas que se
desplazan en los campos magnéticos B de la
figura. La velocidad de la partícula es v.
F
   
   
   
   
   
v
B
   
   
   
   
B
v
Para cargas negativas,
la dirección del pulgar
se invierte
B
v B
v
F
F
F = 0

9. 06/10/2022 9
Anthony Macedo
Fuerza magnética y fuerza eléctrica sobre una carga
• Cuando una partícula con carga se
traslada a través de una región del
espacio donde están presentes tanto un
campo eléctrico como uno magnético,
ambos campos ejercen fuerzas sobre la
partícula. La fuerza total es la suma
vectorial de la fuerza eléctrica y
magnética:
B
v
E
F






 q
q

10. 06/10/2022 10
Anthony Macedo
Movimiento circular uniforme
• Como la fuerza magnética está dirigida
hacia el centro, ésta es centrípeta; es
decir, provoca un movimiento circular
uniforme. Si aplicamos la segunda ley de
Newton para una partícula de masa m y
carga q:
• El radio R de la trayectoria circular es:
• La frecuencia angular de la partícula es:
• En un campo magnético uniforme, una
partícula cuya velocidad inicial es
perpendicular al campo, se mueve en
una circunferencia de radio R.
R F
v
B

v
F R
mv
qvB
F
2


B
q
mv
R 
m
B
q
R
v 



11. Muchas gracias
06/10/2022 11
Anthony Macedo