Campos electromagneticos

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CAPÍTULO 7:

CAMPOS MAGNETOSTÁTICOS

7.1 Introducción

Cuando se disponen de cargas acumuladas (en reposo), partículas cargadas o elementos cargados, éstas generan, en su entorno, solamente campos eléctricos: [pic]. Si las cargas se ponen en movimiento (corriente eléctrica), se presenta, alrededor de ellas, además de los campos eléctricos, campos magnéticos:[pic]. Las unidades de los camposmagnéticos son los teslas ([pic]) ó los weber sobre unidad de superficie ([pic]). En la figura 36, se hace una representación de los campos eléctricos y magnéticos producidos por el flujo de las cargas (corriente eléctrica), sobre un conductor lineal recto uniforme y homogéneo, donde las portadoras son de polaridad negativa (electrones, para el caso de conductores de tipo metálico). En estafigura no se consideran los efectos de borde. Para este caso, por ser las cargas negativas, las líneas de los campos eléctricos convergen hacia el conductor y las líneas de los campos magnéticos giran alrededor del conductor (corriente eléctrica), cuya dirección se determina aplicando la ley de la mano derecha, donde la indicación del dedo pulgar corresponde a la dirección de la corriente, en elconductor, y la de los otros dedos de la mano corresponde a la dirección de rotación del campo magnético, alrededor del mismo.

[pic]

Fig. 36 Líneas de los campos eléctricos y magnéticos en un conductor lineal recto uniforme y homogéneo, con corriente eléctrica.

Los campos magnéticos también se obtienen cuando se relacionan dos materiales magnetizados de polos opuestos (norte y sur). Mientraslas líneas de los campos eléctricos se presentan de positivo a negativo, las líneas de los campos magnéticos se presentan de norte a sur (ver figura 37). En el caso de las líneas de los campos eléctricos, estas se pueden presentar existiendo un solo polo, ya sea: positivo ó negativo, es decir puede existir un monopolo eléctrico. Para el caso de las líneas magnéticas, éstas solo se presentan,cuando están relacionados los dos polos magnéticos (norte y sur), es decir no puede existir un monopolo magnético.

[pic]

Fig. 37 Líneas de campo magnéticas entre dos polos magnéticos opuestos.

7.2 Fuerzas ejercidas entre dos cargas puntuales

7.2.1 Fuerza eléctrica

Como se indico en el numeral 2.2.2, la fuerza eléctrica ejercida entre dos cargas puntuales esta dada por la ecuación [pic](en este caso la fuerza eléctrica sobre: [pic] debido a: [pic]). En la figura 38 se hace una representación de esta situación.

[pic]

Fig. 38 Fuerza eléctrica entre dos carga puntuales.

Reordenado los términos de la ecuación:[pic], tenemos:

[pic]

Donde: [pic]: campo eléctrico producido por:[pic], medido en donde se encuentra la carga:[pic].

7.2.2 Fuerza magnética

Si ambas cargasse encuentran en movimiento, además de la fuerza eléctrica, se presenta una fuerza magnética entre ellas. En la figura 39, se hace una representación de esta situación (fuerza magnética en: [pic] debido a: [pic]) y en la ecuación [pic] se indica la forma de calcularla.

[pic]

Fig. 39 Fuerza magnética entre dos carga puntuales.

Si reordenamos los términos relacionamos en laecuación:[pic], tenemos:

[pic]

Donde:[pic]: campo magnético (inducción magnética), producido por: [pic] y medido donde se encuentra, en ese momento, la carga:[pic] .

Podemos observar la semejanza existente en la estructura de las expresiones indicadas en las ecuaciones: [pic] y [pic].

Teniendo de presente lo expuesto anteriormente, se puede generalizar la expresión para calcular el campo magnéticoproducido por una carga puntual ( partícula cargada), en un punto determinado por el vector:[pic], si esa carga se encuentra en movimiento con una velocidad:[pic] y ubicada en ese momento en un punto definido por el vector:[pic]. En la figura 40 se hace la representación de esta situación y en la ecuación:[pic] se expresa el campo magnético respectivo.

[pic]

Fig. 40 Campo magnético...
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