⚡Movimientos, Trayectorias y Sentidos en el Campo Magnético.

Movimientos, Trayectorias y Sentidos en el Campo Magnético que debes saber para la PAU y PCE.

El campo magnético es uno de los temas más recurrentes y difíciles en el examen de Selectividad de Física (PAU y PCE). No se trata solo de comprender qué es un campo magnético, sino de dominar los movimientos, trayectorias, direcciones y sentidos en diferentes configuraciones. Este es uno de los apartados que más errores genera en los estudiantes, por lo que entenderlo a la perfección es clave para asegurar sacar buena nota en el examen.

En esta guía, explicaremos cómo resolver cada caso particular de movimientos de cargas y corrientes en un campo magnético o en inducción electromagnética. Además, al final del artículo, podrás descargar un recurso gratuito con esquemas para que practiques y claves el ejercicio de campo magnético en Selectividad.

🧭 Representación Gráfica del Campo Magnético.

Para analizar los movimientos en un campo magnético, es fundamental saber cómo representarlo en los ejes vectoriales (i, j, k). En los exámenes de Selectividad, suele representarse en dos dimensiones (2D) de la siguiente manera:

• Entrando al plano: Se representa con una cruz (⊗), como si fuera la parte trasera de una flecha. 

• Saliendo del plano: Se representa con un punto (⊙), como si fuera la punta de una flecha viniendo hacia nosotros.

En tres dimensiones (3D), el campo magnético se representa con líneas de campo alrededor del eje correspondiente. Un caso típico es el campo magnético generado por una corriente en un hilo rectilíneo, donde las líneas de campo son concéntricas alrededor del hilo y su sentido se determina con la regla de la mano derecha.

✋ Regla de la Mano Derecha y su Aplicación en el Campo Magnético.

La Regla de la Mano Derecha tiene dos aplicaciones fundamentales en el estudio del campo magnético:

1️⃣ Para una partícula cargada en movimiento

Se utiliza para determinar el sentido de la fuerza magnética que actúa sobre una carga en movimiento que entra perpendicularmente a un campo magnético (v⊥B).

• Dedo índice: 👉 Dirección de la velocidad de la carga (v).

• Dedo corazón: 🖕 Dirección del campo magnético (B).

• Pulgar: 👍 Dirección de la fuerza magnética (Fm).

⚠ ¡Atención! Solo se aplica con la mano derecha. 

🔍 Casos específicos de campo magnético entrante y saliente:

📌 Campo magnético entrante (⊗):

• Para una carga positiva, la fuerza apunta hacia arriba.
• Para una carga negativa, la fuerza apunta hacia abajo (sentido opuesto a la positiva).

📌 Campo magnético saliente (⊙):

• Para una carga positiva, la fuerza apunta hacia abajo.
• Para una carga negativa, la fuerza apunta hacia arriba (sentido opuesto a la positiva).

⚠ ¡Recuerda!

• Protón = Carga positiva.
• Electrón = Carga negativa.

2️⃣ Para un hilo conductor con corriente

Se emplea para determinar la dirección del campo magnético generado por una corriente en un hilo conductor rectilíneo.

• Pulgar: 👍 Apunta en la dirección de la corriente.

• Dedos curvados: 🔄 Rodean el conductor y muestran el sentido del campo magnético.

Si la corriente va hacia arriba, el campo magnético gira en sentido antihorario. Si la corriente va hacia abajo, el campo magnético gira en sentido horario.

🔄 Movimiento de Partículas en un Campo Magnético.

Cuando una carga se mueve dentro de un campo magnético uniforme con una velocidad perpendicular al campo, describe un movimiento circular uniforme (MCU).

¡OJO! Si no son perpendiculares B y v, la trayectoria de la carga describirá otros movimientos, como espirales, helicoidales, etc (no se estudia para selectividad).

¿Hacia dónde se desvía la partícula?

La trayectoria de la partícula sigue la dirección y sentido de la fuerza magnética.

Es decir:

📌 Campo magnético entrante (⊗):

• Para una carga positiva, la fuerza apunta hacia arriba. La carga se desvía hacia arriba.
• Para una carga negativa, la fuerza apunta hacia abajo. La carga se desvía hacia abajo.

📌 Campo magnético saliente (⊙):

• Para una carga positiva, la fuerza apunta hacia abajo. La carga se desvía hacia abajo.
• Para una carga negativa, la fuerza apunta hacia arriba. La carga se desvía hacia arriba.

⚡ Interacción entre Campo Magnético y Campo Eléctrico

Si una partícula cargada se encuentra en presencia de ambos campos, su trayectoria será diferente:

• ⚖️ Si E y B están equilibrados, la partícula se moverá en línea recta.
• 🔀 Si E y B no están equilibrados, la partícula describirá movimientos curvos o helicoidales.

¿Qué debe ocurrir para que la partícula no se desvíe?

Para que no se desvíe y continúe en línea recta, debe haber también una fuerza eléctrica que sea igual a la fuerza magnética, pero en sentido opuesto. Es decir, que estén en equilibrio ambas fuerzas.

🔁 Inducción Electromagnética y Movimiento de Espiras.

Según la Ley de Faraday, una corriente eléctrica se genera cuando un campo magnético varía en el tiempo.

Ejemplo clave para Selectividad:

🔹 Si un imán se acerca a una espira, se induce una corriente en sentido antihorario.

🔹 Si se aleja, la corriente inducida es en sentido horario.

🔹 Si el imán no se mueve (v=0), no se induce corriente en la espira (I=0).

📌 Casos Comunes en el Examen de Selectividad

Los ejercicios más típicos de Selectividad sobre movimientos en un campo magnético incluyen:

1.  Movimiento circular de una partícula cargada.
2.  Cálculo de la fuerza sobre una corriente dentro de un campo magnético.
3.  Determinación del sentido de una corriente inducida en una espira.
4.  Problemas con varios hilos conductores e interacción entre ellos.
5.  Interacción de movimientos entre espiras e hilos.
6.  Espiras en movimientos circulares.
7.  Varillas conductoras en movimiento.
8.  Una espira entrando en el seno de un campo magnético.

Cada uno de estos casos se resuelve aplicando la Regla de la Mano Derecha, la Ley de Faraday, la Ley de Lenz, y las ecuaciones básicas del magnetismo.

Veamos el caso 8 explicado paso a paso:

🌀 Ejemplo paso a paso: Espira entrando en el seno de un campo magnético

Cuando una espira entra en una zona con campo magnético, el área dentro del campo aumenta, lo que provoca un aumento del flujo magnético. Según la Ley de Lenz, la corriente inducida generará un campo opuesto para resistir este cambio.

Análisis del movimiento:

1️⃣ Al entrar en el campo magnético:

• • El área aumenta por lo que el flujo magnético aumenta también.

  • Se induce una corriente para oponerse a este aumento.

  • La espira genera su propio campo en dirección opuesta al externo.

2️⃣ Si la espira se mueve dentro del campo sin variar su área expuesta:

• • El flujo magnético es constante.

  • No se induce corriente (I = 0).

3️⃣ Al salir de la zona con campo magnético:

• • El área dentro del campo disminuye, reduciendo el flujo magnético.

  • La espira genera un campo en el mismo sentido que el externo para compensar.

⚡ Conclusión: El sentido de la corriente inducida siempre se opone a los cambios en el flujo magnético, según la Ley de Lenz. Este tipo de ejercicio es muy común en Selectividad, por lo que es clave dominarlo.

🏁 Conclusión: ¿Te ha resultado útil esta guía?

Esperamos que esta selección de casos clave de movimientos en campo magnético te haya ayudado a comprender mejor este tema fundamental para la PAU y la PCE. Sabemos que estos ejercicios pueden ser un reto, pero con práctica y una buena estrategia, nada te pillará por sorpresa en el examen. 

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