Campo Magnético de un Alambre Recto

INFORME DE LABORATORIO
CAMPO MAGNÉTICO DE UN ALAMBRE RECTO

Javier Alejandro Díaz Bulla
Johnatan Sebastián Mateus Batanero

Gustavo Martínez Tamayo
Profesor

Fundamentos de Electricidad y Magnetismo
Facultad de Ciencias
Universidad Nacional de Colombia
Diciembre de 2013

RESUMEN
En el presente laboratorio se buscó establecer la relación existente entre el campo
magnético en elcentro de una bobina plana, la intensidad de la corriente que circula por
esta y su número de espiras. Además se estableció un esquema obtenido
experimentalmente de las líneas de campo magnético de un alambre conductor recto;
para las dos partes de la actividad, se llegaron a los resultados mostrados a
continuación mediante la observación del movimiento de una brújula afectada por los
camposmagnéticos mencionados.
INTRODUCCIÓN
La brújula y el campo magnético
Una aguja imantada (brújula o dipolo magnético) se orienta siempre sobre la superficie
terrestre indicando el norte. Como el polo norte de la aguja de una brújula apunta en
dirección al norte geográfico, el polo sur magnético está próximo al polo norte
geográfico. La orientación de la brújula indica la existencia de un campomagnético
terrestre sobre la Tierra. En general este campo magnético es un vector que tiene tres
componentes sobre los ejes x, y, z. Si z es la componente vertical es posible considerar
el campo como formado únicamente por esta componente vertical y una componente
horizontal, en el plano xy. Una brújula que puede girar solo sobre un plano horizontal
indica entonces la componente horizontal delcampo magnético. (En la región tropical el
campo magnético es casi horizontal, es decir la componente vertical es muy pequeña).
Supongamos un punto P sobre la superficie de la Tierra, en el cual la componente
horizontal sea Bt y donde se coloca una brújula. Si colocamos una bobina plana
(reunión de corrientes circulares paralelas y muy próximas entre sí), con su plano
orientado en la direccióndel meridiano magnético local y con la brújula en su centro, la
aguja estará paralela al plano de la bobina cuando no pasa corriente por esta. Pero
cuando circule una corriente por la bobina, la brújula se orientará en la dirección de la
resultante del campo magnético terrestre y el campo magnético creado por la bobina,
como se indica en la figura 1. Si ϕ es el ángulo de desviación de la aguja,Bb el campo
magnético de la bobina, Bt el campo magnético terrestre local, es claro que [1]:
tg ϕ = Bb/Bt

(1)

Figura N° 1. Componente horizontal del campo magnético terrestre Bt perpendicular al
campo magnético Bb de la bobina Bb. Br es la orientación de la aguja de la brújula.

En 1820, Hans Christian Oersted encontró que cuando una brújula se coloca cerca de
un alambre conductor,su aguja se desvía en cuanto el alambre se conecta a la batería
y por él pasa una corriente eléctrica. Oersted encontró así que una corriente eléctrica
produce un campo magnético, es decir, una relación entre la electricidad y el
magnetismo. Continuando con la brújula, cuando esta se coloca cerca de una parte
recta de un alambre portador de corriente se alinea de tal manera que queda tangente aun círculo trazado alrededor del conductor. [2]

Figura N° 2. Orientación de una brújula debido al campo magnético de un alambre de
corriente

Campo magnético de un alambre recto
La ley de Biot-Savart, permite calcular la intensidad del campo magnético creado por un
circuito de forma cualquiera, cuando es recorrido por una corriente determinada. Según
dicha ley, el campo magnético queproduce un elemento diferencial de corriente dl de un
alambre recto de longitud l por el que circula una corriente I sobre un punto que se
encuentra a cierta distancia dl del elemento, está dada por:

(2)
Donde
es la permeabilidad magnética del vacío, es el vector que va desde dl
hasta el punto P ; en el que se mide el campo magnético, siendo r la distancia entre dl y
P.
Un alambre largo...