Campo Magnético: Conceptos Fundamentales, Leyes y Aplicaciones

Definición de Campo Magnético (β)

Existe un campo magnético β en un punto si una carga que se mueve con velocidad v es desviada lateralmente por una fuerza, cuyo módulo cambia con su velocidad y el ángulo del campo.

Inducción Magnética (β)

La inducción magnética β en un punto es la fuerza que se ejerce sobre una unidad de carga que se mueve con una unidad de velocidad en dirección perpendicular al campo.

Unidad de Medida: Tesla (T)

Un Tesla se define como la inducción de un campo magnético que ejerce una fuerza de un Newton sobre una carga de un Culombio cuando se mueve a 1 m/s, en el interior del campo y perpendicular a las líneas de inducción.

Ley de Biot-Savart

La Ley de Biot-Savart determina el campo creado en un punto del espacio por un elemento de corriente, que es un vector elemental que tiene la dirección del conductor y el sentido de la corriente. Si un alambre conduce una corriente I, el campo en un punto debido al elemento cumple:

1. El vector dβ es perpendicular a dl y al vector unitario dirigido al punto.
2. El módulo dβ es inversamente proporcional a r²: dβ = (K' * I / r²) * dl * sen(α)

Diferencias entre el Campo Magnético (β) y el Campo Eléctrico (E)

• dE = (K * dq / r²)u_r
• dβ = (k * I / r²)dl x u_r

Ambos campos varían con la inversa de la distancia, pero:

• El campo magnético no es central; depende de la orientación.
• El campo magnético no es conservativo.
• La dirección del campo E es radial, mientras que dβ es perpendicular al plano dl x u_r.
• Las líneas de fuerza en E son abiertas, mientras que en β son cerradas.
• El campo magnético es producido por cargas en movimiento, mientras que el campo E es producido por cargas (estáticas o en movimiento).
• Los dipolos eléctricos no se pueden separar.

Ley de Lorentz

Cuando una carga móvil se mueve con una velocidad v dentro de un campo β, se encuentra sometida a una fuerza F. Si la carga es negativa, tiene el sentido del vector v x β.

Aplicaciones:

• Televisores (TV)
• Aceleradores de partículas
• Espectrómetros de masas

Definición de Amperio (A)

El Amperio es la corriente que circula por dos conductores paralelos indefinidos, separados una distancia de 1 metro en el vacío, y produce sobre cada conductor una fuerza de 2 x 10^-7 N por metro de longitud.

Ley de Ampère

La Ley de Ampère establece la relación entre el campo magnético que rodea a un conductor y la corriente contenida dentro de las líneas de campo: ∫β * dl = μ_oΣI

Aplicaciones:

• Electroimanes

Faraday y Henry: Inducción Electromagnética

La inducción electromagnética es el proceso mediante el cual se genera una corriente eléctrica en un circuito como resultado de la variación de un campo magnético.

Existen dos interpretaciones principales:

1. Toda partícula sufre una fuerza.
2. La causa de las corrientes es producida por la variación del flujo que atraviesa el plano.

Ley de Lenz

La Ley de Lenz establece que la corriente se induce en un sentido tal que los efectos que se generan se oponen al cambio de flujo que los produce.

Ley de Faraday

La Ley de Faraday indica que la corriente es producida por una fuerza electromotriz inducida, que es directamente proporcional a la rapidez con la que varía el flujo inductor y al número de espiras del inducido.