BIOT Y SAVART


Campo magnético creado por una corriente eléctrica cualquiera

Jean Baptiste Biot (1774-1862) y Félix Savart (1791-1841) establecierón 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 Idl
Idl=dqdtdl=dqdldt=dqv Idl=dqv

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:

B=μ0I4πldl×urr2
donde:
  • 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).
  • ur es un vector unitario que une el elemento de corriente Idl con el punto P donde se mide la intensidad del campo magnético (B).
Su módulo se puede calcular por medio de la siguiente expresión:
B=μ0I4πldlsin αr2

Ley de Biot y Savart. Cada elemento infinitesimal de corriente I·dl del conductor crea en P un campo magnético infinitesimal dB. Dicho diferencial es perpendicular a ur y a I·dl. El campo magnético total en dicho punto será la suma (integral) de todos los dB originados por todos los elementos de corriente del conductor.
Si en vez de una corriente eléctrica indefinida disponemos de una corriente en línea recta, el cálculo del campo magnético creado por dicha corriente se simplifica enormemente.
El valor del campo magnético creado por una corriente rectilínea en un punto P se obtiene por medio de la siguiente expresión:

B=μ0I2πR
donde:
  • B es el valor del campo magnético en el punto P. Su unidad en el S.I. es el Tesla (T).
  • 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 en línea recta. Su unidad en el S.I. es el Amperio (A).
  • R es la distancia más corta en línea recta desde P hasta la corriente. Su unidad en el S.I. es el metro (m).
Las líneas de campo creadas por este tipo de corriente son circunferencias concéntricas al conductor y perpendiculares a él. Esto implica que la dirección del campo magnético sea tangente a ellas en cada punto y su sentido venga dado por la regla de la mano derecha. La regla de la mano derecha determina que si usamos el pulgar de dicha mano para indicar el sentido de la intensidad de corriente, el resto de dedos nos indicará el sentido del campo magnético.

Comprobación

Si aplicamos la definición de campo magnético en un punto P creado por una corriente cualquiera, obtenemos que:
B=μ0I4πldl×urr2

Si observamos, el producto vectorial de dl y r provocará que B tenga la dirección perpendicular a tu pantalla orientado hacia dentro. En este caso el módulo se obtiene por medio de la siguiente expresión:
B=μ0I4πldl×urr2B=μ0I4πlIdlsin αr2

Estudiando de forma gráfica que ocurre con un elemento de corriente cualquiera, podemos representar la situación de la siguiente forma:
Cada elemento infinitesimal de corriente I·dl del conductor crea en P un campo magnético infinitesimal dB. Dicho diferencial es perpendicular a ur y a I·dl. El campo magnético total en dicho punto será la suma (integral) de todos los dB originados por todos los elementos de corriente del conductor.
De la figura anterior se pueden deducir las siguientes equivalencias:
sin α = cos βds=rdβdl=dscos βR=rcos β

Por lo que simplificando:
dlsin αr2=dlcos βr2=dsr2=rdβr2=cos βdβR

Aplicando esta expresión al cálculo del módulo del campo magnético, podemos deducir que:


B=μ0I4πLdlsin αr2B=μ0I4πR+π/2π2/cos βdβ B=μ0I4πR[sin β]+π/2π/2B=μ0I2πR

Comentarios

Entradas populares de este blog

IONIZACIÓN

TRANSPOSICIÓN

CARTA DE SMITH