MAGNETISMO

MSc. Alexander Pérez García

Video 1

Secciones secuenciales de una resonancia del encéfalo, mostrando concurrentemente tajadas a través de los planos transverso, sagital y coronal (izquierda a derecha)

Los equipos de IRM son máquinas con muchos componentes que se integran con gran precisión para obtener información sobre la distribución de los átomos en el cuerpo humano utilizando el fenómeno de RM.

El elemento principal del equipo es un imán capaz de generar un campo magnético constante de gran intensidad. Actualmente se utilizan imanes con intensidades de campo de entre 0'5 y 1'5 teslas.

El campo magnético constante se encarga de alinear los momentos magnéticos de los núcleos atómicos básicamente en dos direcciones, paralela (los vectores apuntan en el mismo sentido) y anti-paralela (apuntan en sentidos opuestos).

La intensidad del campo y el momento magnético del núcleo determinan la frecuencia de resonancia de los núcleos, así como la proporción de núcleos que se encuentran en cada uno de los dos estados.

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9_campo-magnetico-terrestre-inversion-de-los-polos_school

1600 William Gilbert

LOS IMANES Y CAMPOS MAGNÉTICOS

Alrededor de un imán existe un campo magnético B Ley de Polos:

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO

Toda partícula con carga que se encuentre en movimiento genera en el entorno un campo magnético El campo magnético es una cantida vectorial B

Si una partícula cargada con movimiento ingresa a una región del espacio en donde existe un campo magnético, esta partícula experimentará una fuerza. La fuerza sobre tal partícula, la obligará a describir una trayectoria curva al interior de esta región.

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO

LA SEGUNDA LEY F= ma

Aceleración centrípeta

Al despejar el radio tenemos

R Radio de una orbita circular en un campo magnético

Cuando la partícula cargada se mueve al interior de un campo magnético uniforme B. El campo no realizará trabajo sobre la partícula. Por tal razón la rapidez y la energía cinética permanecen constantes

COMO LA PARTÍCULA DESCRIBE UN MOVIMIENTO C CIRCULAR PODREMOS RELACIONAR LAS SIGUIENTES MAGNITUDES FÍSICAS Frecuencia: es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.

1Tesla = N/ Am

EJERCICIOS No:1 Fuerza Magnetica 1. Un protón se mueve con una velocidad de 8E6 m/s, a lo largo del eje X. El protón

entra a una región donde se tiene un campo magnético de 2.5 T, su dirección forma un ángulo de 60° con el eje X y está en el plano XY. Halle la fuerza y aceleración iniciales del protón. Q=1,60E-19C m=1,67E-27 Kg

2. Si un electrón que se mueve a una rapidez de 2Mm/s, experimenta la máxima

fuerza magnética que equivale a unos 2mN. Cual es la intensidad del campo magnético de la región en donde se mueve el electrón?

3. Un protón se mueve en una órbita circular con un radio de 14 cm, cuando se coloca en un campo magnético uniforme de magnitud 0.35 Teslas, dirigido perpendicularmente a la velocidad del protón. Determine la velocidad del protón, su frecuencia angular y su período de revolución.

Cuando la velocidad de una particula con carga es perpendicular a un campo B uniforme, la particula se mueve describiendo una trayectoria circular en un plano perpendicular a B. La FB que actua sobre la carga siempre se dirige hacia el centro.

Frecuencia angular, al reemplazar v tendríamos

El periodo del movimiento (tiempo que tarda la partícula en completar una sola revolución ) es igual

Los resultados nos muestran que la velocidad angular y el periodo de la partícula no dependen de la rapidez de traslación o el radio de la orbita. A la rapidez angular se le denomina frecuencia de CICLOTRON

APLICACIONES

Los rayos catódicos son corrientes de electrones observados en tubos de vacío, es decir los tubos de cristal que se equipan por lo menos con dos electrodos, un cátodo (electrodo negativo) y un ánodo (electrodo positivo) en una configuración conocida como diodo. Cuando se calienta el cátodo, emite una cierta radiación que viaja hacia el ánodo. Si las paredes internas de vidrio detrás del ánodo están cubiertas con un material fluorescente, brillan intensamente. Una capa de metal colocada entre los electrodos proyecta una sombra en la capa fluorescente. Esto significa que la causa de la emisión de luz son los rayos emitidos por el cátodo al golpear la capa fluorescente. Los rayos viajan hacia el ánodo en línea recta

Un electrón se mueve con rapidez constante de 1,8X10 5 m/s en línea recta e ingresa a una región donde hay un campo magnético B cuya intensidad es de 5,2 T, el ángulo de ingreso de la partícula es perpendicular a dicho campo. Elabora el dibujo de la situación y calcula: a) La aceleración que experimenta. b) Determine el radio de la trayectoria descrita. c) La frecuencia de dicho movimiento descrito al interior del campo magnético d) Explique que cambio se experimenta en la rapidez de la partícula.

Un electrón describe una orbita circular de diámetro 28 cm al interior de un campo magnético uniforme

de 0,400 Teslas, la partícula experimenta la fuerza magnética máxima determine el valor de la fuerza y su rapidez.

ANÁLISIS DE PROBLEMAS Y SITUACIONES

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El magnetrón de un horno de microondas emite ondas electromagnéticas con frecuencia f = 2450 MHz. ¿Qué intensidad de campo magnético se requiere para que los electrones se muevan en trayectorias circulares con esta frecuencia?

250 cm de un cable conductor están al interior de un campo magnético uniforme de 1 Tesla, el cable se encuentra de manera que experimenta la máxima fuerza magnética debido a dicho campo. ¿Cual debe ser la corriente que fluye al interior del cable si el valor de la fuerza es de 9.81 N?