FIS_U3_P1_JEMD

EDUCACIÓN SUPERIOR ABIERTA Y A DISTANCIA

FÍSICA

UNIDAD 2Práctica 1. FUERZA DE LORENTZ

ALUMNO: JESÚS DANIEL MONTIEL DURANMATRICULA: AL10500547

SEPTIEMBRE 2013

Introducción

Para esta práctica se modelara el desplazamiento de una partícula cargada en un campo magnético y eléctrico constante , se utilizara el Software Easy Java Simulation para modelar el desplazamiento.

Modelo teórico

Fuerza de LorentzEn física, la fuerza de Lorentz es la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe una partícula cargada o una corriente eléctrica.

Para una partícula sometida a un campo eléctrico combinado con un campo magnético, la

fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz sobre esa partícula viene dada por:

donde   es la velocidad de la carga,   es el vector intensidad de campo eléctrico y   es

el vector inducción magnética.

Fuerza de Lorentz y tercera ley de Newton

La fuerza magnética que se ejercen dos partículas en movimiento no satisface el principio de acción-reacción o tercera ley de Newton, es decir, la fuerza ejercida por la primera partícula sobre la segunda no es igual a la fuerza ejercida por la segunda partícula sobre la primera. Esto se puede comprobar por cálculo directo considerando dos cargas puntuales. La fuerza de la partícula 1 sobre la partícula 2 es, utilizando la Ley de Biot-Savart:

Donde los   son los valores de posición respectivos,   las velocidades lineales respectivas, qi las cargas respectivas, d la distancia entre las dos partículas y   los campos magnéticos. Análogamente la fuerza de la partícula 2 sobre la partícula 1 es:

Empleando la identidad   puede verse que la primera fuerza está en el plano formado por   y   que la segunda fuerza está en el plano formado por   y  .

Desarrollo y análisis de datos.

1. Descarga la simulación ejs_trayectoriaCampoExB.jar que se encuentra en el Aula virtual.

2. Corre la simulación

Ejecutando el programa con el archivo de Trayectoria Campo-Fuerza de Lorentz:

Ecuaciones a ingresar para la simulación:

dx/dt = vx

dy/dt = vy

dz/dt = vz

dvx/dt = q*(Ex+vy*Bz-vz *By)

dvy/dt = q*(Ey+vz*Bx-vx *Bz)

dvz/dt = q*(Ez+vx*By-vy *Bx)

Referencias:

1.- La magnitud de la fuerza magnética (Fb) ejercida sobre la partícula es proporcional a la carga y a la velocidad (v) de la partícula

2.- La magnitud y la dirección de Fb depende de la velocidad de la partícula y de la magnitud y dirección del campo magnético (B).

3.- Cuando una partícula cargada se mueve de forma paralela al vector del campo magnético la fuerza magnética sobre la partícula es cero.

4.- Cuando el vector de la velocidad de la partícula hace un ángulo “teta” diferente de cero con el campo magnético, la fuerza magnética actúa en una dirección perpendicular a los vectores de velocidad y B.

5.- La fuerza magnética ejercida sobre una carga positiva esta en la dirección opuesta a la dirección de la fuerza magnética ejercida sobre una carga negativa moviéndose en la misma dirección.

6.- La magnitud de la fuerza magnética ejercida sobre el movimiento de la partícula es proporcional al seno de ángulo “teta”, cuando “teta” hace ángulo con el vector de la velocidad de la partícula y la dirección del campo magnético.

En el caso de la fórmula para calcular la fuerza de Lorentz se tomo en cuenta que la velocidad es perpendicular al campo magnético por lo que para calcular la fuerza de Lorentz considerando a la velocidad en el eje dX se tomo un campo magnético en el eje de las Y, si la velocidad tenia dirección en el eje de las Y, el campo magnético seria tomado en Z y si la velocidad se ejercía en el eje Z se establecía que el campo magnético se contraía en el eje X

REFERENCIAS:

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_de_Lorentz

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/fuerzamag.html

http://www.youtube.com/watch?v=iksPddJpRVs