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enero 25, 2017

Regla de la Mano: Aplicada a campos magnéticos

Haciendo referencia al concepto de la fuerza de Lorentz, un campo magnético es el efecto generado por una corriente eléctrica o un imán, sobre una región del espacio en la que una carga eléctrica puntual de valor (q), que se desplaza a una velocidad (v), experimenta los efectos de una fuerza que es secante y proporcional tanto a la velocidad (v) como al campo (B). Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento y el momento magnético intrínseco de las partículas elementales asociadas con una propiedad cuántica fundamental, su espín.

El magnetismo tanto de los imanes como el que presenta la corriente, es un efecto de las cargas eléctricas en movimiento. Por tanto, se pueden diferenciar un campo eléctrico de uno magnético por las siguientes características:
  1. La fuerza eléctrica siempre está en la dirección del campo eléctrico, mientras que la fuerza magnética es perpendicular al campo magnético. 
  2. La fuerza eléctrica actúa sobre una partícula cargada independientemente de la velocidad de la partícula, mientras que, en 1819 Oersted descubrió que existe un campo magnético alrededor de un alambre siempre que por el circule una corriente y que exista ciertas relaciones entre las condiciones magnéticas y las eléctricas. 
  3. La fuerza eléctrica realiza trabajo al desplazar una partícula cargada, mientras que la fuerza magnética asociada a un campo magnético estacionario no realiza trabajo cuando una partícula se desplaza. 

Entonces, si en un mismo punto de un campo magnético medimos las fuerzas experimentadas por diferentes cargas encontramos relaciones diversas entre la fuerza (F), la carga (q), la velocidad (v), y el campo magnético (B).  La fuerza resultante que produce el campo magnético es perpendicular a dicho campo y al vector velocidad de la carga, estos factores se relacionan a través de la expresión:

F=q*v*B

Si se aplica la definición de producto vectorial puede escribirse que: 

|F|=|q|*|v|*|B|*sen∅, Siendo ∅  el ángulo que forman los vectores v y B.

Una vez que conocemos la dirección y sentido de B y v es posible determinar la dirección de F mediante la regla de la mano derecha. 

Regla de la mano derecha
La regla consiste en colocar la mano derecha en donde el pulgar indica la dirección del vector velocidad y los demás dedos señalando la dirección del campo magnético. Si observamos hacia donde se encuentra la palma de la mano, la fuerza quedaría determinada por un vector saliendo de la misma y perpendicular a está. Véase la primera imagen, en donde si colocamos los dedos como si entraran en el papel (simulando el campo magnético) y el pulgar en sentido de la velocidad, obtenemos que la fuerza actúa hacia arriba alejándose de nosotros. En caso contrario donde el campo magnético sale del papel y la velocidad hacia la izquierda, la fuerza apunta hacia abajo. 

Imagen 1. Ley de la mano. 

Esto nos proporciona la dirección de la fuerza sobre una carga positiva, la fuerza para una carga negativa es de sentido opuesto al de la carga positiva con la misma velocidad.  

2da Regla. Pulgar 
Es un método para determinar direcciones vectoriales, y tiene como base los planos cartesianos. Se emplea prácticamente en dos maneras; para direcciones y movimientos vectoriales lineales, y para movimientos y direcciones rotacionales.
Esta regla consiste en tomar el conductor con la mano derecha, de tal manera que:
  1. El pulgar indique el sentido de la corriente. 
  2. El resto de los dedos indican el sentido del campo magnético. 


Fuentes:
Ely Brett C. / William A. Suárez Teoría y práctica de Física. 
Fundamentos de Electricidad – Electrónica. Slurzberg y Osterheld. Editorial Mc-GrawHill
Wikipedia.org – Enlace: https://goo.gl/QaJeIO

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