Magnetismo: Leyes de Biot-Savart, Ampère, Faraday-Lenz y Fenómenos de Inducción
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Propiedades Fundamentales de los Campos Magnéticos
No es posible aislar los polos magnéticos. Siempre existen dipolos magnéticos, es decir, un polo Norte (N) junto con un polo Sur (S). Esto contrasta con la electricidad, donde sí existen cargas aisladas. Como consecuencia de esta propiedad, las líneas del campo magnético B son cerradas, mientras que las del campo electrostático E son abiertas, y las cargas eléctricas son los extremos de dichas líneas.
Leyes del Magnetismo
Ley de Biot-Savart
Consideremos un conductor de forma arbitraria por el que circula una corriente i. Un elemento diferencial dl del conductor crea en un cierto punto del espacio un campo dB, que viene determinado por la expresión conocida como Ley de Biot-Savart. (Incluir aquí calculadora y aplicación para una espira en el eje x, con imagen).
Ley de Ampère
La circulación del campo magnético B a lo largo de una curva cerrada es igual a la permeabilidad del medio multiplicada por la intensidad de la corriente neta que atraviesa la superficie limitada por dicha curva cerrada. (Incluir aquí calculadora y aplicaciones para corriente rectilínea a una distancia r y para un solenoide).
Ley de Faraday-Lenz
De manera breve, podemos decir que para que exista fuerza electromotriz (FEM) o corriente inducida en una bobina, tiene que cambiar la cantidad de flujo de campo magnético que la atraviesa. A esta conclusión llegaron Faraday y Henry. Además, la contribución de Lenz, conocida como Ley de Lenz, establece que la fuerza electromotriz inducida se opone a los cambios que la producen. Esto se refleja en la ley de Faraday con el signo menos que la precede (Eind).
Fenómenos de Inducción
Autoinducción
Si en una bobina de N espiras (o en un circuito) cambia el flujo de campo magnético que la atraviesa, debido a una variación en su propia intensidad de corriente, aparece una FEM inducida en ella. Este es el fenómeno de la autoinducción, y la FEM resultante se denomina FEM autoinducida.
Inducción Mutua
Si tenemos dos bobinas o circuitos, uno recorrido por una corriente i1 y otro por i2 (ambas corrientes variables), entonces en el circuito 2 se induce una FEM = f2 debido a la variación de i1, y en el circuito 1 se induce una FEM = f1 debido a la variación de i2. Este es un fenómeno de inducción mutua.