Ampere

DIFICULTADES CONCEPTUALES CON LA LEY DE AMPÈRE: ANÁLISIS BIBLIOGRÁFICO Y SIMULACIÓN COMO PROPUESTA Hugo A. Kofman y Sonia B. Concari GIDEAF - Departamento de Física - Facultad de Ingeniería Química - UNL - Stgo. del Estero 2829 (3000) Santa Fe – Argentina - Fax: 54 342 4571162 hkofman@fiqus.unl.edu.ar El presente estudio consiste de una investigación sobre el tratamiento que recibe la ley deAmpère en libros de texto universitarios, relativa a la validez y aplicabilidad de la misma. Sobre la base de los resultados de dicho análisis fue desarrollada una simulación computacional para la resolución de un problema de inducción que podría ser utilizado como ejemplo para esclarecer los conceptos involucrados en la ley y sus condiciones de aplicabilidad, ausentes o escasamente discutidas en lostextos. The present study consists of an investigation about the treatment that Ampère's law receives in university textbooks, related to its validation and application. On the base of the results of the analysis it was developed a computational simulation for the resolution of an inducement problem that would be used as example to explain the concepts involved in the law and the conditions ofapplication which are absent or scarcely discussed in the texts. INTRODUCCIÓN La ley de Ampère es enseñada en los cursos básicos de física en la universidad como una de las leyes fundamentales del electromagnetismo. En su forma integral, la misma es un instrumento que simplifica la evaluación del campo magnético producido por distribuciones de corriente que presentan simetrías con módulo constante enlas líneas de campo. La enseñanza del tema en nuestra práctica docente nos permitió identificar algunos problemas relativos a la aplicación de esta ley, en lo que hace a la identificación del circuito de corriente que origina el campo magnético. Algo similar ha ocurrido con relación al cálculo de campos y flujos magnéticos creados por corrientes variables, situaciones que generaban dudas a losalumnos en cuanto al significado de corrientes estacionarias o cuasi estacionarias que se establecen como condiciones de validez de esa ley. Ninguno de estos dos aspectos está claramente explicitado en la bibliografía de los cursos básicos de electromagnetismo. El libro de texto es una guía tanto para el alumno como para el docente de ciencias. El aprendizaje y su relación con el libro de texto hasido frecuente objeto de estudio, como lo reseñan Alexander y Kulikowich (1994). Dentro del grupo de innumerables estudios relativos a contenidos específicos, podemos destacar el análisis de textos universitarios sobre contenidos relativos a energía, calor y temperatura, sobre las propiedades de los gases, el rozamiento, modelos atómicos, y física moderna. Sobre la ley de Ampère, no se hanencontrado estudios bibliográficos. Luego de plantear el problema y formular el marco teórico, este artículo trata el tema en tres partes. En la primera se presenta un estudio sobre el tratamiento dado a la ley de Ampère en libros de texto universitarios, en la segunda, se muestra una simulación computacional

propuesta como recurso didáctico para poner en evidencia la validez de la ley de Ampère encasos de interés que no son expuestos ni comentados en los textos, y en la tercera se propone un criterio para determinar si una corriente cumple con la condición de cuasi estacionaria. La ley de Ampère La ley de Ampère, en su forma más usual también conocida como ley o teorema circuital de Ampère, o forma integral de la ley de Ampère, se expresa según la relación (1) que indica que la circulacióndel campo magnético B producido por una espira de corriente, a lo largo de una curva C concatenada con la espira, es µ0 veces la corriente I de la espira. A tal curva se la denomina curva de Ampère, o curva amperiana.

c

∫ B .dl = µ I
0

(1)

La expresión completada por Maxwell, adiciona a la intensidad I, la llamada Corriente de Desplazamiento, que es proporcional a la derivada...