Principios Fundamentales del Magnetismo: Reglas, Fuerzas y Unidades

Regla de la Mano Derecha para Campos Magnéticos

Esta regla se utiliza para determinar el sentido del campo magnético circular generado por una corriente rectilínea. Primero, se determina el sentido de la corriente, que por convenio es el sentido del movimiento de las cargas positivas. Luego, se sujeta el conductor con la mano derecha, de tal manera que el dedo pulgar indique el sentido de la corriente. La curvatura de los dedos indica el sentido de las líneas del campo magnético creado por el conductor.

Fuerza Magnética sobre una Carga en Movimiento

Cuando una carga q se mueve con velocidad v en un campo magnético B, sobre ella actúa una fuerza magnética (F_m) que se calcula con las siguientes fórmulas:

• Fórmula Vectorial: F_m = q (v × B)
• Fórmula Modular: F_m = q · v · B · sen(δ)

Regla de la Palma de la Mano Derecha para la Fuerza Magnética

Esta regla se utiliza para determinar el sentido de la fuerza que actúa sobre una carga eléctrica positiva que se mueve en un campo magnético.

Su aplicación es la siguiente:

1. Se extiende la mano derecha de manera que el dedo pulgar forme un ángulo de 90° con los otros dedos.
2. Se coloca la mano extendida, haciendo coincidir los dedos con el sentido del campo magnético (B) y el pulgar con el sentido de la velocidad (v).
3. La dirección perpendicular a la palma de la mano, saliendo de ella, indica el sentido de la fuerza magnética (F_m).

Unidades del Campo Magnético

Para determinar las unidades del campo magnético (B), se despeja B de la fórmula de la fuerza magnética:

F_m = q · v · B → B = F_m / (q · v)

En el Sistema Internacional (SI), la unidad es: Newton / (Coulomb · metro/segundo). Esta unidad se denomina Tesla (T), y equivale a Weber/m² (Wb/m²) o Newton/(Amperio · metro) (N/(A·m)).

En el Sistema CGS, la unidad es el Gauss (G).

Equivalencia: 1 Tesla (T) = 1 Weber/m² = 10⁴ Gauss (G).

Tesla (Weber/m²)

Es la unidad de campo magnético en el Sistema Internacional (SI) y se define como el campo magnético que ejerce una fuerza de un Newton (N) sobre una carga de un Coulomb (C) que se mueve con una velocidad constante de un metro por segundo (m/s) perpendicularmente al campo.

Gauss (G)

Es la unidad de campo magnético en el Sistema CGS y se define como el campo magnético que ejerce una fuerza de una dina sobre una carga de un statcoulombio que se mueve con una velocidad constante de un centímetro por segundo (cm/s) perpendicularmente al campo.

Movimiento de Partículas Cargadas en Campos Magnéticos

Cuando una partícula cargada penetra perpendicularmente en un campo magnético, su trayectoria es una circunferencia, ya que sobre ella actúa una fuerza magnética que es una fuerza deflectora, siempre perpendicular al vector velocidad.

Fórmulas:

• F_centrípeta = m · v² / R
• F_magnética = q · v · B

Fuerza Magnética sobre un Conductor con Corriente

Cuando un conductor de longitud L, atravesado por una corriente de intensidad I, se encuentra en un campo magnético B, sobre él actúa una fuerza F, que se calcula con las siguientes fórmulas:

• Fórmula Vectorial: F = I (L × B)
• Fórmula Modular: F = B · I · L · sen(δ)