Divulgación Fuerza magnetica e induccion

[john500]

Hola

Tengo dos dudas!

1 porque la velocidad y el campo B tienen que ser perpendiculares para que haya una fuerza magnetica?
2 Un campo E genera uno magnetico solo si es variable... Entonces porque una corriente genera un campo magnetico si la corriente, o mas bien el campo electrico no varia?

[arivasm]

Re: Fuerza magnetica e induccion

No deben ser perpendiculares, basta con que formen un ángulo diferente de 0 o 180º. La razón está en que la fuerza magnética sobre una carga q que tiene velocidad $\vec v$ debida a un campo magnético $\vec B$ es $\vec F_m = q(\vec v \times \vec B)$, donde $\times$ denota la operación producto vectorial, cuyo resultado sólo es nulo si los vectores implicados forman los ángulos que te he dicho.

El campo magnético puede tener dos orígenes: cargas en movimiento (es decir, corriente eléctrica) y campos eléctricos variables. Análogamente, el campo eléctrico puede tener dos orígenes: cargas y campos magnéticos variables. En una línea de corriente usual el campo magnético sólo se debe al primer origen, porque el conductor es eléctricamente neutro, con lo que ni siquiera genera un campo eléctrico.

[john500]

Re: Fuerza magnetica e induccion

Pero porque no hay fuerza magnetica si la velocidad es paralelo? Osea porque tiene q ser perpendicular?

[arivasm]

Re: Fuerza magnetica e induccion

No necesariamente tiene que ser perpendicular. El ángulo entre la velocidad y el campo puede ser cualquiera diferente de 0 o 180º. Mírate el enlace que te puse en el post anterior sobre la operación producto vectorial.

[john500]

Re: Fuerza magnetica e induccion

Si pero porque solo hay fuerza si hay un angulo, porque no hay fuerza si no hay un angulo?

[Julián]

Re: Fuerza magnetica e induccion

Mirá, tomemos un ejemplo. Hay un campo magnético en una región del espacio. $\vec{B}(x,y,z)$ cuya intensidad y dirección dependen de la posición en el espacio cuyo origen es la fuente del campo. Toda carga $q$ que en ese espacio tiene una velocidad distinta de cero $\vec{v}(x(t), y(t), z(t))$ esperimentará una fuerza cuya intensidad y sentido está dada por el producto vectorial de la densidad del campo magnético y la velocidad de la carga.

$\vec{F}=q\vec{v} \times\vec{B}$

Si la velocidad y la densidad de campo tienen la misma dirección del producto vectorial entre esos vectores resulta el vector nulo.

Ahora tienes que entender que el producto vectorial no es el suceso en sí sino que es una herramienta que nos permite modelizarlo

[john500]

Re: Fuerza magnetica e induccion

Pero en la naturaleza, no matematicamente, porque es asi? Porque ay una fuerza solo si la particula se mueve fotmando un angulo?

[Julián]

Re: Fuerza magnetica e induccion

Pero en la naturaleza, no matematicamente, porque es asi? Porque ay una fuerza solo si la particula se mueve fotmando un angulo?

El concepto de ángulo también es matemático, y no es cualquier angulo sino el ángulo entre la densidad de campo magnético y la velocidad de la carga.
La respuesta es que simplemente es así la cosa, eso es lo que pasa en la realidad.

[Breogan]

Re: Fuerza magnetica e induccion

Hola:
Creo interpretar tu pregunta, aunque no creo ser el mas adecuado para responderla, aunque lo voy a hacer igual para que otro forero nos aclare las ideas a ambos.

Vos cuando tenes una carga en reposo tenes un campo eléctrico cuyas lineas de fuerza son rectas radiales que salen de la carga. Cuando la carga se mueve respecto de uno la modificación del campo a una cierta distancia no es instantánea, es decir que la perturbación del campo viaja a una velocidad que es justo C la velocidad de la luz.
Por lo cual para una carga en movimiento las lineas de campo ya no son rectas, sino que son curvas, cuanto mas rápido mas curvas.

Ahora si tenes dos observadores que ven una misma carga, uno la ve parada en su SR y el otro la ve en movimiento, los dos tendrán que describir los mismos fenómenos de interacción con el medio, para el que ve la carga quieta sera solo el campo eléctrico el que actúa, el que ve la carga en movimiento tiene que agregar un nuevo campo, el magnético, para compatibilizar las observaciones. Cuando dos cargas se mueven una hacia otra sobre la misma linea, justo esa linea de campo es recta por lo cual la fuerza es la electrica (compensada su intensidad en base a sus velocidades relativas.

Seguro que no es así. Pero, si tenemos suerte, algún forero escandalizado nos da una interpretación fisica-teórica del enunciado matemático

Suerte

[arivasm]

Re: Fuerza magnetica e induccion

Me temo que de algún modo la razón física está en la definición de esa entidad que llamamos campo magnético. De hecho, el campo magnético que origina una carga en movimiento es también perpendicular a la velocidad de ésta.

En realidad, debemos pensar que los campos eléctrico y magnético (que son dos partes de un mismo objeto físico que es el campo electromagnético) se corresponden, al menos clásicamente, con la manera en que una partícula cargada interactúa con otra, es decir, ejercen fuerzas entre sí. El término que llamamos campo eléctrico (digamos, la fuerza de tipo eléctrico) se da independientemente del estado de reposo o de movimiento relativo de ambas cargas, mientras que el de campo magnético sólo se da cuando existe movimiento relativo entre ambas. Otra diferencia importante es que mientras que la fuerza de tipo eléctrico tiene la dirección del segmento que une ambas cargas la de tipo magnético no.

Por cierto que el enfoque que le ha dado Breogán a la cuestión es impecable, al meter en juego la relatividad del movimiento, que es uno de los elementos clave de la cuestión y que conduce directamente a la idea de campo electromagnético.

Por último, aún a riesgo de caer en el simplismo, me atrevería a decir que *la realidad es así* y que la ley de Lorentz, $\vec F=q(\vec E+\vec v\times\vec B)$ es una síntesis de cómo es esa realidad. Dicho de otra manera: también podríamos preguntarnos por qué la fuerza gravitacional tiene la dirección de la línea que une a ambas masas, o lo mismo con respecto a cualquier otra ley (si alguien va a responder que es por las ecuaciones de la RG trasladaré la pregunta anterior -de ¿por qué...?- a estas últimas); el que nos resulte "bonito" no significa que sea menos o más extraño que cualquiera de las demás leyes "menos bonitas".

[Breogan]

Re: Fuerza magnetica e induccion

Hola:

Dicho de otra manera también podríamos preguntarnos por qué la fuerza gravitacional tiene la dirección de la línea que une a ambas masas, o lo mismo con respecto a cualquier otra ley (si alguien va a responder que es por las ecuaciones de la RG trasladaré la pregunta anterior -de ¿por qué...?- a estas últimas); el que nos resulte "bonito" no significa que sea menos o más extraño que cualquiera de las demás leyes "menos bonitas".

Que las fuerzas entre las partículas (ya sea eléctrica o gravitatoria) tengan la dirección de la recta que une ambas partículas creo que es consecuencia del principio de conservación de la cantidad de movimiento. Igual siempre se pueden trasladar los por que?, haciendo de esto una cadena sin una respuesta final posible.
Personalmente me gustan las personas que formulan los por que, o no se conforman con una respuesta que no los satisface, ponen a prueba lo que uno cree saber y como lo transmite.

Un abrazo

Suerte

[natanael]

Re: Fuerza magnetica e induccion

Casualmente estoy leyendo la parte del marion donde habla de las rotaciones aparentes, y sospecho que algo tiene que ver en este asunto.