Camps magnètics i corrents elèctrics

Funcionament de les tecles

New Field Bx By

En aquest fislet podeu representar un camp magnètic posant els valors de les components de la inducció magnètica (Bx i By) a les finestres superiors. Per activar el camp magnètic cal pitjar el botó New Field Bx By.
Coil

Si activau l'opció Coil apareixeran espires circulars (no ho emprarem aquí).
Vectors

Si desactivau l'opció Vectors no es veuran els vectors de les línies de camp magnètic a la pantalla.
Double Click

Si activau Double Click en fer-lo a un punt apareixerà la línia de camp magnètic.
Clear

Amb aquesta tecla podràs netejar la pantalla.
Current In

Pitjant sobre Current In es dibuixarà un fil conductor amb un corrent elèctric perpendicular a la pantalla que entra. Es simbolitza amb un punt blau (·).
Current Out

Pitjant sobre Current Out es dibuixarà un fil conductor amb un corrent elèctric perpendicular a la pantalla que en surt. Es simbolitza amb un punt vermell (·).
Cursor

Seleccionant un conductor elèctric i mantenint el botó pitjat del ratolí podreu desplaçar l'objecte d'un lloc a un altre. Al mateix temps surten a la part inferior esquerra tres dades:

la posició en coordenades (x, y) en metres i la força sobre el conductor en N/m.

Activitat 1: Llei de Laplace

  1. Afegiu un conductor elèctric la qual corrent circuli de manera que entri dins la pantalla perpendicularment (·). Observau la direcció i sentit de la força resultant. És el que vosaltres podeu predir amb la regla de la mà dreta?

  2. Netejau la pantalla (Clear) i repetiu l'experiència afegint-hi ara un conductor elèctric la qual corrent surti des de la pantalla (·). La força sobre aquest conductor té el mateix sentit que la que hi ha sobre el primer conductor? Coincideix amb les vostres prediccions?

  3. Posau el cursor damunt un d'aquests fils conductors i manteniu-lo pitjat. A la part inferior esquerra apareixeran les coordenades i la força de la llei de Laplace per cada metre de longitud del conductor. Suposau, doncs, que teniu un metre de conductor. Quina intensitat hi circula?

  4. Augmentau la intensitat de la inducció magnètica (posau Bx = 1 T). Com canvia la força? Seguiu experimentant amb altres valors de Bx.

  5. Experimentau amb camps magnètics diferents. Per exemple Bx = 0 i By = 2.0.

Activitat 2: Llei de Biot-Savart

  1. Netejau la pantalla (Clear) i eliminau el camp magnètic posant zeros a les dues components Bx i By.

  2. Insertau un conductor elèctric la qual corrent entri des de fora de la pantalla cap a dins el monitor (·). Observau que al voltant apareix un camp magnètic. Activau Double Click i feis doble click a les proximitats del fil conductor i a un parell de llocs. Observau que es dibuixen les línies de camp magnètic. Tenen el sentit que vosaltres podeu deduir amb la llei de Biot-Savart?

  3. Repetiu l'experiència, després de netejar (Clear) amb un conductor elèctric on hi circuli el corrent en sentit contrari (·). Activau Double Click i feis doble click a les proximitats del fil conductor i a un parell de llocs. Observau que es dibuixen les línies de camp magnètic. Tenen el sentit que vosaltres podeu deduir amb la llei de Biot-Savart?

  4. Tots els conductors elèctrics creen camps magnètics, la qual cosa pot ser perjudicial per alguns dispositius electrònics. Però els dispositius electrònics necessiten corrent elèctric. Com es pot evitar aquest problema? És a dir, tenir corrent elèctric i no tenir camp magnètic. S'empren els cables coaxials. Els dos cables de corrent elèctric (anada i tornada) que duen intensitats de corrent en sentits contraris es disposen de forma que tenguin el mateix eix evitant els camps magnètics. Provau-ho posant dos conductors de sentits contraris un devora l'altre (com als cables normals) i un damunt l'altre (com als cables coaxials). Què observau?

Activitat 3: Força entre conductors

  1. Amb la pantalla sense camp magnètic posau-hi dos fils conductors d'intensitats amb sentit contrari (·) i (·). Atracau-los fins que quedin separats exactament 1 m (la posició surt a la part inferior esquerra pitjant damunt el conductor). Quin sentit tenen les forces que es produeixen sobre els conductors? Està d'acord amb la teoria que hem estudiat? Les dades són correctes?

  2. Repetiu l'experiència amb dos conductors els quals corrents elèctrics circulin en el mateix sentit (·)(·) o (·)(·).

Aquest fislet és obra de Wolfgang Christian del Davidson College, de Carolina del Nord, als EUA.
Podeu trobar més fislets, en anglès, a la pàgina http://webphysics.davidson.edu/applets/applets.html.
La traducció al català i adaptació és d'Antoni Salvà.