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Ley de Biot- Savart, Ley de Ampere, Ley de Faraday



Ley de Biot- Savart
En el año 1820 los científicos franceses Baptiste Biot y Félix Savart descubrieron la ley que lleva su nombre que afirma que la intensidad del campo magnético generado por una corriente eléctrica rectilínea en un punto situado fuera de ella es directamente proporcional a la intensidad de la corriente e inversamente proporcional a la distancia desde el punto hasta el conductor.
La expresión matemática que define dicha ley es:
(μ0 . i)/4π ∫(ut x ur)/r^2 dl
Dicha expresión permite calcular el campo magnético B creado por un circuito de forma cualquiera recorrido por una corriente de intensidad I, siendo Ut un vector unitario cuya dirección es tangente al circuito y que nos indica el sentido de la corriente en la posición donde se encuentra el elemento dl y ur es un vector unitario que señala la posición del punto P respecto del elemento de corriente.
La suma de cada uno de los elementos de campo magnético generados por cada segmento de conductor nos permite hallar el campo magnético total:
B= (μ0 )/4π a…€(i.aˆ†l .senθ)/r^2
Ley de Lenz:
Lenz, un físico alemán que investigó el electromagnetismo en Rusia al mismo tiempo que Faraday y Henry, propuso la siguiente explicación del sentido de circulación de las corrientes inducidas que se conoce como ley de Lenz:
Las corrientes que se inducen en un circuitose producen en un sentido tal que con sus efectos magnéticos tiendan a oponerse a la causa que las originó.
Dirección de la corriente inducida en la espira al acercarse el imán.
Hay repulsión entre los dos elementos.
La espira genera un campo magnético que se opone a la entrada del imán.

Dirección de la corriente inducida en la espira al alejarse del imán
Hay atracción entre los dos elementos.
La espira genera un campo magnético que atrae al imán.

Cuando el polo NORTE de un imán se aproxima a una espira, la corriente inducida circulará en un sentido tal que la cara enfrentada al polo NORTE del imán sea también NORTE, con lo que ejercerá una acción magnética repulsiva sobre el imán.
Si por el contrario, el polo NORTE del imán se aleja de la espira, la corriente inducida ha de ser tal que genere un polo Sur que se oponga a la separación de ambos.
Puesto que solamente manteniendo el movimiento relativo entre la espira y el imán persistirán las corrientes inducidas, de modo que si se detiene el movimiento de acercamiento o de separación cesarán las corrientes y, por tanto, la fuerza magnética entre imán y espira desaparecerán.


La ley de Lenz, que explica el sentido de las corrientes inducidas, puede ser a su vez explicada por el principio de la conservación de la energía.
Producir corriente eléctrica requiere unconsumo de energía; por otra parte, la acción de una fuerza desplazando su punto de aplicación, supone la realización de un trabajo.
En los fenómenos de inducción electromagnética, el trabajo realizado en contra de las fuerzas magnéticas que aparecen entre espira e imán es lo que suministra la energía necesaria para mantener la corriente inducida.
Si no hay desplazamiento, el trabajo es nulo y las corrientes inducidas no pueden aparecer. De igual forma, si la corriente inducida no se opusiera a la acción magnética del imán, no habría trabajo.
Ley de Ampere
La ley de Ampere, llamada así en honor de quién, en 1825, desarrolló las bases teóricas del electromagnetismo, implica la descripción básica de la relación existente entre la electricidad y el magnetismo, desarrollada a través de afirmaciones cuantitativas sobre la relación entre un campo magnético con la corriente eléctrica o las variaciones de los campos eléctricos que lo producen.
Se trata de una ley que es verificable haciendo uso del cálculo matemático: la magnitud del campo magnético en una trayectoria arbitrariamente elegida es directamente proporcional a la corriente eléctrica neta asociada a la trayectoria.
Así. a…€ B. aˆ†l= µ0. I, la ley de Ampere establece que
El campo magnético es un campo vectorial de forma circular
Las líneas de campo encierran al conductorrectilíneo por el cual circula corriente eléctrica.
La dirección del campo es tangencial a la circunferencia que encierra a la corriente.
El campo magnético disminuye a medida que nos alejamos del conductor.
La suma de todos los productos escalares de intensidad de campo magnético (B) por las pequeñas secciones del mismo (dl) permiten hallar el campo magnético que genera un conductor rectilíneo que transporta corriente eléctrica.
Así, si hacemos a…€ a–t(→a”¬dl ) = 2π. R que representa la longitud de la circunferencia de la línea de campo magnético a una cierta distancia r del conductor, obtenemos la expresión: a–t(→a”¬B ) . 2π. r = µ0. i, es decir: B= (µ0 .i)/(2π.r )
El valor µo= 4π. 10-7 Weber amp .m)= 4π.10-7 (tesla .m)/amp , recibe el nombre de constante de permeabilidad.
Ley de Faraday
En 1831, Michaele Faraday descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética: observó que la variación del flujo magnético a través de la superficie cerrada produce en ella una corriente eléctrica.
Los experimentos de Faraday demostraron que la corriente inducida, o la fuerza electromotriz inducida, dependen de la rapidez en la variación del flujo de campo magnético.
Cuando se produce una variación de flujo del campo magnético a través de una espira, se induce sobre ésta una fuerza electromotriz que se opone a dichas variaciones de flujo.La espira tiende a producir una corriente inducida que crea a su vez un campo magnético que se opone a las variaciones de flujo magnético externo, o atrae dicho flujo externo.
Esto fue explicado previamente por Lenz en sus experimentos sobre movimiento de campo magnético en una superficie cerrada.
El campo magnético exterior se puede variar
Manteniendo la espira inmóvil y desplazando la fuente del campo magnético.
Manteniendo el campo magnético constante y mover la espira o deformarla.
En cualquiera de los casos la f.e.m de inducción resulta proporcional a la velocidad de variación del campo magnético (Ley de Faraday), y la dirección de la corriente se determina con la Ley de Lenz.
Supongamos que se coloca un conductor eléctrico en forma circular en una región en la que hay un campo magnético. Si el flujo Ф a través del circuito varía con el tiempo, se puede observar una corriente inducida mientras el flujo está variando. Midiendo la f.e.m inducida se encuentra que ésta depende de la rapidez de variación del flujo del campo magnético con el tiempo.
La expresión matemática de esta ley: Є = -aˆ†Ð¤/aˆ†t N, donde N representa el número de espiras.
El significado del signo negativo es que la f.e.m inducida se opone al flujo de campo magnético que la genera.
La unidad de fem inducida es el voltio: [Є] = - (T.m^2)/seg = voltio.




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