Movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico o magnético

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Electromagnetismo
Breve historia del
concepto de campo
El campo eléctrico
El campo magnético
Ley de Faraday
marca.gif (847 bytes)Movimiento de partículas
  cargadas en un campo
  electromagnético
Medida de la relación
carga/masa
Medida de la unidad
fundamental de carga
El espectrómetro
de masas
El ciclotrón
Materiales dieléctricos
Paramagnetismo
Ferromagnetrismo

Cinemática
Movimiento rectilíneo
u. acelerado
Movimiento circular
Aceleración normal

 

Movimiento en un campo eléctrico

Movimiento en un campo magnético

 

Movimiento en un campo eléctrico

Cuando una partícula cargada está en una región donde hay un campo eléctrico experimenta una fuerza igual al producto de su carga por la intensidad del campo eléctrico.

  • Si la carga es positiva experimenta una fuerza en el sentido del campo
  • Si la carga es negativa experimenta una fuerza en sentido contrario al campo

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Si el campo es uniforme la fuerza es constante y también lo es la aceleración, aplicando las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado podemos obtener la velocidad de la partícula en cualquier instante o después de haberse desplazado una determinada distancia

De forma alternativa, podemos aplicar el principio de conservación de la energía, ya que el campo eléctrico es conservativo

La energía potencial q(V'-V) se transforma en energía cinética. Siendo V'-V la diferencia de potencial existente entre dos puntos distantes x. En un campo eléctrico uniforme V'-V=Ex.

 

Movimiento en un campo magnético

Una partícula que se mueve en un campo magnético experimenta una fuerza dada por el producto vectorial . El resultado de un producto vectorial es un vector de

  • módulo igual al producto de los módulos por el seno del ángulo comprendido qvBsen(q)
  • dirección perpendicular al plano formado por los vectores velocidad y campo.
  • y el sentido se obtiene por la denominada regla del sacacorchos. Si la carga es positiva el sentido es el del producto vectorial , como en la figura

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Si la carga es negativa el sentido de la fuerza es contrario al del producto vectorial .

Dicha partícula en un campo magnético uniforme y perpendicular a la dirección de la velocidad describe órbita circular ya que la fuerza y la velocidad son mutuamente perpendiculares. El radio de dicha órbita puede obtenerse a partir de la aplicación de la ecuación de la dinámica del movimiento circular uniforme: fuerza igual a masa por aceleración normal.

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Vamos a estudiar tres situaciones en las que una partícula cargada positiva o negativa se mueve en una región donde existe un campo eléctrico, en un campo magnético, o en un campo eléctrico y magnéticos cruzados (perpendiculares entre sí).

  1. El descubrimiento del electrón consta a su vez de dos experiencias
  1. La separación de isótopos de un determinado elemento mediante un espectrómetro de masas.
  2. La aceleración de iones mediante un ciclotrón.