16.3.2: Simulación de Fuerzas Eléctricas y Magnéticas
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En esta simulación se puede seleccionar un campo eléctrico y dos orientaciones diferentes de un campo magnético para ver sus efectos sobre cargas neutras, positivas y negativas. Para el caso del campo eléctrico las partículas tienen velocidad inicial cero. En segundo caso con un campo magnético en la\(x\) dirección -la velocidad inicial es cero pero hay una casilla de control para que se pueda dar a las partículas una velocidad inicial en la\(+x\) dirección. En el tercer caso se gira el campo magnético para que apunte hacia la pantalla (que ahora es la\(x\) dirección) y las partículas tengan una velocidad inicial en la\(+z\) dirección. Para este caso una flecha negra muestra la dirección de la fuerza sobre la partícula. Las flechas de color gris claro muestran la velocidad de la partícula.
Preguntas de simulación:
- Con el caso de campo eléctrico seleccionado, ejecute la simulación para cada una de las tres partículas (neutra, positiva y negativa) y describa lo que sucede (restablecer la simulación entre cada elección). ¿Las cargas tienen una velocidad constante o están acelerando? Pista: La longitud de la flecha gris es proporcional a la velocidad de la partícula.
- Restablecer la simulación y elegir el segundo caso con un campo magnético en la\(x\) dirección y las partículas con una velocidad inicial cero. ¿Qué pasa con las partículas? ¿El campo magnético puede hacer que se aceleren si inicialmente están estacionarios?
- Para el campo magnético en la\(x\) dirección -use la casilla de control para darle a la partícula una\(x\) velocidad inicial. Prueba los otros cargos, reiniciando la simulación cada vez. Describir el movimiento de las partículas. ¿Aceleran en este caso? (Nuevamente; la longitud de la flecha gris es proporcional a la velocidad.)
- Restablecer la simulación y elegir el campo magnético que apunta a la pantalla (el tercer caso en la parte superior). Cada una de las partículas comienza con la misma\(x\) velocidad inicial, indicada por la flecha gris. Describa lo que sucede en cada caso.
Preguntas sobre Campos Magnéticos:
- Los campos eléctricos provienen de cargas. ¿De dónde vienen los campos magnéticos (tu respuesta debería incluir algo más que decir “imanes”)?
- ¿En qué sentido podemos decir que la fuente definitiva de todos los campos magnéticos (incluso los imanes permanentes) es la carga móvil?
- ¿Qué es un electroimán?
- Supongamos que flotas un imán en un cuenco uniéndolo a un trozo de espuma de poliestireno. ¿Derivará hacia el lado norte del cuenco debido a la atracción del polo norte del imán? ¿Por qué o por qué no?
- Los polos magnéticos opuestos se atraen entre sí. Entonces, ¿por qué el extremo norte de una brújula apunta hacia el norte?
- Si una aguja de brújula pudiera apuntar en cualquier dirección (norte, sur, arriba, abajo, etc.) ¿a qué dirección apuntaría si estuviera ubicada en el polo norte geográfico de la tierra?
- ¿Una brújula todavía apunta hacia el norte si está en el hemisferio sur, o retrocede?
- ¿Las cargas eléctricas siempre sienten una fuerza debido a un campo magnético? Explique.
- Si una partícula cargada se mueve en línea recta a través de una región del espacio a velocidad constante, ¿se puede decir que el campo magnético en esa región es cero? Explique.
- ¿Cuál es el origen de la Aurora Boreal (la aurora boreal)? ¿Por qué los no suelen verse cerca del ecuador?
- Los residentes de Alaska son golpeados por más rayos cósmicos (partículas cargadas del espacio) que los residentes de Panamá. ¿Por qué es eso?
- Explicar cómo funciona un motor eléctrico.