República Bolivariana de Venezuela

Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”

Extensión Barinas - SAIA

Integrantes:

Luis Martínez CI:

Diana Lewis

Luis Alberto Añez

Paola Lewis

Enero, 2016

Campo Magnético creado por cargas eléctricas en movimiento

Además de los imanes, los campos magnéticos también pueden ser

generados por las cargas eléctricas en movimiento. De acuerdo con la ley de Biot

y Savart, la intensidad del campo magnético inducido por una carga eléctrica en

movimiento es proporcional al valor de la carga eléctrica y su velocidad, e

inversamente proporcional a la distancia que separa a la carga del punto donde

estamos haciendo la medida. Como la corriente eléctrica es un desplazamiento de

carga eléctrica (electrones), una carga eléctrica producirá un campo magnético.

Una aplicación de este fenómeno son los electroimanes. Al hacer circular una

corriente eléctrica por una bobina arrollada sobre un núcleo magnético, obtenemos

un campo magnético.

Campo Magnetico de un elemento de corriente

Los campos magnéticos pueden ser generados por cargas individuales en movimiento y en

grupo (corrientes eléctricas). Si bien en el apartado anterior nos centramos en el campo

generado por cargas puntuales en movimiento, en este abordaremos el estudio del campo

creado por una corriente eléctrica. En concreto nos centraremos en

Jean Baptiste Biot (1774-1862) y Félix Savart (1791-1841) establecieron poco

después de que Oersted (1777-1851) divulgara su experiencia, que al igual que

una carga origina un campo eléctrico o una masa un campo gravitatorio, un

elemento de corriente genera un campo magnético. Un elemento de corriente es

la intensidad que fluye por una porción tangente al hilo conductor de longitud

infinitesimal y cuyo sentido es el de la corriente eléctrica (dl ). Su expresión viene

dada por I⋅dl

La ley de Biot y Savart establece que el campo magnético producido por una

corriente cualquiera en un punto P viene determinado por la siguiente expresión:

Dónde:

B es la intensidad del campo magnético creado en un punto P.

μ0 es la permeabilidad magnética del vacío. En el S.I. se mide en m·kg/C2.

I es la intensidad de corriente que circula por dl . En el S.I. se mide en Amperios

(A).

dl vector en la dirección de la intensidad de corriente. En el S.I. se mide en

metros (m).

u r es un vector unitario que une el elemento de corriente I⋅dl con el punto P

donde se mide la intensidad del campo magnético (B ).

Su módulo se puede calcular por medio de la siguiente expresión:

Campo Magnético de un conductor que transporta corriente.

Un conductor es un hilo o un alambre por el que circula una corriente eléctrica. Una

corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo

magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la

resultante de la fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre

que lleva corriente.

Una aplicación importante de la ley de Biot-Savart es la obtención del campo magnético

producido por un conductor recto que conduce corriente. Este resultado es útil debido a

que prácticamente en todos los aparatos eléctricos y electrónicos se encuentran

alambres conductores rectos.

Campo magnético creado por una espira circular.

En muchos dispositivos que utilizan una corriente para crear un campo magnético, tales como un electroimán o un transformador, el hilo que transporta la corriente está arrollado en forma de bobina formada por muchas espiras.

Estudiaremos, en primer lugar, el campo creado por una espira.

Según la Ley de Biot-Savart: El campo magnético creado por un conductor en un punto P es la integral del campo creado por el elemento de corriente extendida a todo el hilo:

En general esta integral es complicada de calcular, salvo para situaciones sencillas en que la forma del hilo que transporta la corriente tiene cierto grado de simetría.

Utilizamos la ley de Biot y Savart para calcular el campo magnético B producido por una espira circular por la que circula una corriente de intensidad I, en el centro y en un punto de su eje.

Espira en centro

Espira en en eje (a una distancia x del centro):

Polaridad de una espira:

El espectro magnético resultante se parece mucho al de un imán recto con sus polos norte y sur. La cara norte de una corriente circular, considerada ésta como un imán, es aquella de donde salen las líneas de fuerza y la cara sur es aquella otra por donde entran dichas líneas. La relación entre la polaridad magnética de una espira y el sentido de la corriente que circula por ella la establece la regla de la mano derecha de la que se deriva esta otra: una cara es norte cuando un observador situado frente a ella ve circular la corriente en sentido anti horario y es sur en el caso contrario.

Ley de Ámpere

Suponiendo que varios conductores largos y rectos pasan a través de la

superficie limitada por la trayectoria de integración. El campo magnético total en

cualquier punto de la trayectoria es la suma vectorial de los campos generados por

los conductores individuales. Así, la integral de línea de total es igual a m0

multiplicado por la suma algebraica de las corrientes. Al calcular esta suma se

utiliza la regla de los signos para corrientes que describimos antes. Si la

trayectoria de integración no encierra un alambre particular, la integral de línea del

campo de ese alambre es igual a cero, ya que el ángulo θ correspondiente a ese

alambre barre un cambio neto de cero en vez de 2π durante la integración. Todo

conductor presente que no esté encerrado por una trayectoria particular puede

contribuir al valor de en todos los puntos, pero las integrales de línea de sus

campos alrededor de la trayectoria tienen un valor de cero. De esta forma, en la

ecuación:

Se puede remplazar por , la suma algebraica de las corrientes

encerradas o enlazadas por la trayectoria de integración, con la suma evaluada

con base en la regla de los signos que se describe en la figura

Así, el enunciado de la ley de Ampère es: