Campos Magnéticos: Ley de Biot-Savart para Corrientes Rectas y Espiras

Campos Magnéticos Producidos por Corrientes: Ley de Biot-Savart

Experimento de Oersted y Ley de Biot-Savart

El estudio de los campos magnéticos generados por corrientes eléctricas comenzó con el experimento de Oersted. Oersted observó que una brújula, inicialmente orientada según el campo magnético terrestre, se desviaba al colocarla cerca de un conductor por el que circulaba una corriente eléctrica. La aguja de la brújula se orientaba perpendicularmente al conductor. Además, al invertir la dirección de la corriente (cambiando la polaridad de la batería), la brújula giraba 180º.

Este fenómeno llevó a Oersted a concluir que un conductor por el que pasa una corriente eléctrica genera un campo magnético a su alrededor. Este descubrimiento marcó el inicio del estudio del electromagnetismo, relacionando las propiedades eléctricas y magnéticas. Poco después, Biot y Savart cuantificaron esta relación, estableciendo la ley que lleva su nombre.

Ley de Biot-Savart para una Corriente Rectilínea Infinita

La ley de Biot-Savart permite calcular el campo magnético creado por una corriente eléctrica. En el caso de una corriente rectilínea infinita, el módulo del campo magnético (inducción magnética B) en un punto P situado a una distancia r del conductor es:

B = (μ * I) / (2π * r)

Donde:

• B es la inducción magnética.
• μ es la permeabilidad magnética del medio.
• I es la intensidad de la corriente.
• r es la distancia perpendicular desde el punto P al conductor.

El campo magnético es directamente proporcional a la intensidad de la corriente e inversamente proporcional a la distancia al conductor. Las líneas de campo magnético son circunferencias concéntricas con el conductor, situadas en planos perpendiculares a este. La dirección y sentido del campo magnético se determinan mediante la regla de la mano derecha: si se sujeta el conductor con la mano derecha de forma que el pulgar apunte en la dirección de la corriente, los demás dedos indican la dirección de las líneas de campo.

Ley de Biot-Savart para una Espira Circular

Para una espira circular (corriente circular), la ley de Biot-Savart permite calcular el campo magnético en el centro de la espira. El módulo del campo magnético en el centro de la espira es:

B = (μ * I) / (2 * r)

Donde r es el radio de la espira. El campo magnético es directamente proporcional a la intensidad de la corriente e inversamente proporcional al radio de la espira.

Las líneas de campo magnético entran por una cara de la espira y salen por la otra, comportándose como un imán con polos Norte y Sur. La regla de la mano derecha también se aplica en este caso: si los dedos de la mano derecha se curvan en la dirección de la corriente, el pulgar extendido indica la dirección del polo Norte de la espira.

Solenoide o Bobina

Un solenoide o bobina es un dispositivo formado por N espiras paralelas muy próximas, enrolladas alrededor de un cilindro. El campo magnético en el centro de un solenoide es más intenso que el de una sola espira, y su estudio detallado se basa en la superposición de los campos magnéticos de cada espira individual, derivado de la ley de Biot-Savart.