CAMPO MAGNÉTICO
Los campos
magnéticos son producidos por corrientes
eléctricas, las cuales pueden ser corrientes macroscópicas en
cables, o corrientes microscópicas asociadas con los electrones en órbitas
atómicas. El campo magnético B se define en función de la fuerza ejercida sobre
las cargas móviles en la ley de la
fuerza de Lorentz. La interacción del campo magnético con las cargas,
nos conduce a numerosas aplicaciones
prácticas. Las fuentes de campos magnéticos son esencialmente de
naturaleza dipolar, teniendo un polo norte y un polo sur magnéticos. La unidad
SI para el campo magnético es el Tesla, que se puede ver desde la parte
magnética de la ley de fuerza de Lorentz, Fmagnética = qvB, que está
compuesta de (Newton x segundo)/(Culombio x metro). El Gauss (1 Tesla = 10.000
Gauss) es una unidad de campo magnético más pequeña.
CAMPO
MAGNÉTICO CREADO POR UN HILO INFINITO
Como aplicación de la
ley de Ampère, a continuación se calcula el campo creado por un hilo infinito
por el que circula una corriente I a una distancia r del mismo. Las líneas
del campo magnético tendrán el sentido dado por la regla de la mano derecha
para la expresión general del campo creado
por una corriente, por lo que sus líneas de campo serán
circunferencias centradas en el hilo, como se muestra en la parte izquierda de
la siguiente figura.
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Para aplicar la ley
de Ampère se utiliza por tanto una circunferencia centrada en el hilo de radio r. Los vectores y dl
son paralelos en todos los puntos de la misma, y el módulo del campo es el
mismo en todos los puntos de la trayectoria. La integral de línea queda:
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FLUJO DEL CAMPO MAGNÉTICO
El flujo del campo
magnético Φm a través de una superficie se define:
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Como las líneas del
campo magnético son cerradas (no existen monopolos), el flujo a
través de cualquier superficie cerrada es nulo:
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Por tanto, al
contrario de lo que ocurría con la ley de Gauss, el flujo del campo magnético
no puede emplearse para calcular campos magnéticos.
LEY DE LA
FUERZA DE LORENTZ
Se pueden definir ambos campos magnéticos y
eléctricos a partir de la ley de la fuerza de Lorentz:
La fuerza eléctrica es recta, siendo su dirección
la del campo eléctrico si la carga q es positiva, pero la dirección de la parte
magnética de la fuerza está dada por la regla de la
mano derecha.
UNIDADES
DE CAMPO MAGNÉTICO
La unidad estándar (SI) para el campo
magnético es el Tesla, que se puede ver desde la parte magnética de
la ley de fuerza
de Lorentz, Fmagnética = qvB, que está compuesta de
(Newton x segundo)/(Culombio x metro). El Gauss (1 Tesla = 10.000 Gauss) es una
unidad de campo magnético mas pequeña.
La cantidad magnética B a la que llamamos aquí
"campo magnético", se le llama a veces "densidad de flujo
magnético". El Weber por metro cuadrado es el nombre antiguo de Tesla,
siendo el Weber la unidad de flujo magnético.
LEY DE AMPÈRE
Una corriente eléctrica produce un campo
magnético, siguiendo la Ley de Ampère.
En física del magnetismo, la ley
de Ampère, modelada por André-Marie Ampère en 1831,
relaciona un campo magnético estático
con la causa que la produce, es decir, una corriente eléctrica
estacionaria. James Clerk Maxwell la corrigió
posteriormente y ahora es una de las ecuaciones de Maxwell, formando
parte del electromagnetismo de la física clásica.
La ley de Ampére explica, que
la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es
igual a la corriente que lo recorre en ese contorno.
El campo magnético es un campo
angular con forma circular, cuyas líneas encierran la corriente. La dirección
del campo en un punto es tangencial al círculo que encierra la corriente.
El campo magnético disminuye
inversamente con la distancia al conductor.
AMPLIACIÓN
DE LA LEY ORIGINAL: LEY DE AMPÈRE-MAXWELL
La ley de Ampère-Maxwell
o ley de Ampère generalizada es la misma ley corregida por James Clerk Maxwell que
introdujo la corriente de desplazamiento, creando
una versión generalizada de la ley e incorporándola a las ecuaciones de Maxwell.
Forma
integral
Siendo el último término la
corriente de desplazamiento.
Siempre y cuando la corriente
sea constante y directamente proporcional al campo magnético, y su integral (E)
por su masa relativa.
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