Fuerza y momento sobre una espira

Actividades

En el applet se representa una espira de dimensiones fijas b=10 y a=20 cm, en el seno de un campo magnético B

Se introduce

  • La intensidad del campo magnético B (en gauss), un valor positivo o negativo, en el control de edición titulado Campo magnético.
  • La intensidad i que recorre la espira (en amperios), un valor positivo o negativo, en el control de edición titulado Intensidad i.
  • El ángulo (en grados) que forma el plano de la espira con el plano horizontal, actuando en la barra de desplazamiento titulada Ángulo.

Se pulsa el botón titulado Empieza,

Se representa las fuerzas sobre los lados opuestos de longitud a de la espira, tanto en una representación tridimensional a la derecha como bidimensional a la izquierda del applet.

En este último caso, se usan los símbolos habituales para representar una corriente entrante o saliente. En la representación tridimensional, el sentido de la corriente se indica mediante el movimiento de puntos de color rojo que representan a portadores de carga positivos.

El lector puede dibujar sobre papel representaciones similares, calcular el momento ejercido por el par de fuerzas sobre la espira y comparar sus cálculos con el proporcionado por el programa interactivo.

Ejemplo

  • Dimensiones de la espira: a=30, b=20 cm
  • Campo magnético B=40 gauss =0.004 T
  • Intensidad i=3 A
  • Angulo q =60º

Fuerza que ejerce el campo magnético sobre cada uno de los lados a de la espira

F=iBa=3·0.004·0.3=0.0036 N

Momento del par de fuerzas respecto del eje de la espira

M=2F·(b/2) cosq =2·0.0036·0.1·cos60º=0.00036 N·m

Momento magnético m=iS=3·0.3·0.2=0.18 A·m2

El ángulo que forma el vector m y el vector B es 90+q =90+60=150º

Momento de las fuerzas que ejerce el campo magnético sobre la espira

M=m·B·sen(90+q )=0.18·0.004·sen150º=0.00036 N·m

SolenoideApplet aparecerá en un explorador compatible JDK 1.1