Ley de Oersted

En electromagnetismo , la ley de Ørsted , también deletreada como la ley de Oersted , es la ley física que establece que una corriente eléctrica crea un campo magnético . ^[2]

El campo magnético (marcado B , indicado por líneas de campo rojas) alrededor del cable que transporta una corriente eléctrica (marcado I ).

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Reproducir medios

Aparato de brújula y alambre que muestra el experimento de Ørsted (video ^[1] )

Esto fue descubierto el 21 de abril de 1820 por el físico danés Hans Christian Ørsted (1777-1851), ^[3]^[4] cuando notó que la aguja de una brújula junto a un cable que transportaba corriente giraba de modo que la aguja estaba perpendicular al cable. . Ørsted investigó y encontró la ley física que describe el campo magnético, ahora conocida como ley de Ørsted. El descubrimiento de Ørsted fue la primera conexión que se encontró entre la electricidad y el magnetismo , y la primera de las dos leyes que vinculan a los dos; la otra es la ley de inducción de Faraday . Estas dos leyes se convirtieron en parte de las ecuaciones que gobiernan el electromagnetismo, las ecuaciones de Maxwell .

Reglas de Ørsted

Ørsted descubrió que, para un cable recto que transporta una corriente continua constante (CC): ^[5]

Las líneas del campo magnético rodean el cable portador de corriente.
Las líneas del campo magnético se encuentran en un plano perpendicular al cable.
Si se invierte la dirección de la corriente, se invierte la dirección del campo magnético.
La fuerza del campo es directamente proporcional a la magnitud de la corriente.
La fuerza del campo en cualquier punto es inversamente proporcional a la distancia entre el punto y el cable.

Dirección del campo magnético

Usando la regla de la mano derecha para encontrar la dirección del campo magnético

La dirección del campo magnético en un punto, la dirección de las puntas de las flechas en las líneas del campo magnético, que es la dirección en la que apunta el "polo norte" de la aguja de la brújula, se puede encontrar a partir de la corriente mediante la regla de la mano derecha . Si la mano derecha se enrolla alrededor del cable de modo que el pulgar apunte en la dirección de la corriente (corriente convencional , flujo de carga positiva), los dedos se enrollarán alrededor del cable en la dirección del campo magnético.

Forma vectorial de la ley

Las reglas anteriores se pueden generalizar para dar la forma vectorial moderna de la ley de Ørsted ^[2]^[6]

La integral de línea del campo magnético. ${\ Displaystyle \ mathbf {B} (\ mathbf {x}) \,}$ alrededor de cualquier curva cerrada ${\ Displaystyle C \,}$ es proporcional a la corriente total ${\ Displaystyle I \,}$ pasando por cualquier superficie delimitada por la curva.

{\ Displaystyle \ oint _ {C} \ mathbf {B} \ cdot \ mathrm {d} {\ boldsymbol {\ ell}} = \ mu _ {0} I \,}

dónde ${\ Displaystyle \ mu _ {0} \,}$ = 4π × 10 ⁻⁷ V · s / (A · m) es la constante magnética y la dirección de integración alrededor ${\ Displaystyle C \,}$ está relacionado con la dirección de la corriente por la regla de la mano derecha. La ley se puede expresar en términos de densidad de corriente. ${\ Displaystyle \ mathbf {J} (\ mathbf {x}) \,}$ a través de la superficie ${\ Displaystyle S \,}$ en lugar de la corriente total ${\ Displaystyle I \,}$ a través de él ^[2]

{\ Displaystyle \ oint _ {C} \ mathbf {B} \ cdot \ mathrm {d} {\ boldsymbol {\ ell}} = \ mu _ {0} \ iint _ {S} \ mathbf {J} \ cdot \ mathrm {d} \ mathbf {S} \,}

dónde ${\ Displaystyle S \,}$ es cualquier superficie que se extienda ${\ Displaystyle C \,}$ .

La ley de Ørsted solo se aplica a corrientes constantes , que no cambian con el tiempo. Por lo tanto, solo es válido para circuitos eléctricos de CC , sin condensadores ni inductores . Se puede ver que falla por corrientes variables en el tiempo al considerar el caso de un circuito que consiste en una batería que carga un capacitor a través de una resistencia. Se puede verificar experimentalmente que la corriente en este circuito crea un campo magnético, sin embargo, cualquier curva cerrada que rodee el conductor puede ser atravesada por una superficie que pasa entre las placas del condensador, a través de la cual no pasa corriente, de la cual la ecuación daría un campo magnético cero. . La ley de Ørsted fue modificada por Maxwell para cubrir el caso de corrientes variables en el tiempo agregando un nuevo término fuente llamado corriente de desplazamiento , dando la ecuación Ampere-Maxwell .

Notas al pie

^ Presentación (2015) de O. Zajkov, Instituto de Física, Ss. Universidad Cirilo y Metodio de Skopje , Macedonia.
↑ ^a ^b ^c Becker, Richard (2013). Campos e interacciones electromagnéticas . Publicaciones de Courier Dover. pag. 172. ISBN 978-0486318509.
^ Oersted, HC (1820). "Experimentos sobre el efecto de una corriente eléctrica sobre las agujas magnéticas" . Anales de Filosofía . Londres: Baldwin, Craddock, Joy. 16 : 273.
^ HAM Snelders, "El descubrimiento de Oersted del electromagnetismo" en Cunningham, Andrew Cunningham; Nicolás Jardine (1990). Romanticismo y Ciencias . Archivo CUP. pag. 228. ISBN 0521356857.
^ Dhogal (1986). Ingeniería eléctrica básica, vol. 1 . Tata McGraw-Hill. pag. 96. ISBN 0074515861.
^ Arfken, George Brown; Hans-Jurgen Weber; Frank E. Harris (2012). Métodos matemáticos para físicos: una guía completa . Prensa académica. pag. 168. ISBN 978-0123846549.

Referencias

FW Sears y MW Zemansky 1964 University Physics Third Edition (volumen completo) , Addison-Wesley Publishing Company, Inc. Reading, MA, LCCCN: 63-15265 (sin ISBN).

[1] Presentación (2015) de O. Zajkov, Instituto de Física, Ss. Universidad Cirilo y Metodio de Skopje , Macedonia.

[Becker-2] Becker, Richard (2013). Campos e interacciones electromagnéticas . Publicaciones de Courier Dover. pag. 172. ISBN 978-0486318509.

[3] Oersted, HC (1820). "Experimentos sobre el efecto de una corriente eléctrica sobre las agujas magnéticas" . Anales de Filosofía . Londres: Baldwin, Craddock, Joy. 16 : 273.

[Cunningham-4] HAM Snelders, "El descubrimiento de Oersted del electromagnetismo" en Cunningham, Andrew Cunningham; Nicolás Jardine (1990). Romanticismo y Ciencias . Archivo CUP. pag. 228. ISBN 0521356857.

[Dhogal-5] Dhogal (1986). Ingeniería eléctrica básica, vol. 1 . Tata McGraw-Hill. pag. 96. ISBN 0074515861.

[Arfken-6] Arfken, George Brown; Hans-Jurgen Weber; Frank E. Harris (2012). Métodos matemáticos para físicos: una guía completa . Prensa académica. pag. 168. ISBN 978-0123846549.

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