ley de oersted

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

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

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

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 quedaba 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 encontrada entre la electricidad y el magnetismo , y la primera de dos leyes que los vinculan; la otra es la ley de inducción de Faraday . Estas dos leyes pasaron a formar parte de las ecuaciones que gobiernan el electromagnetismo, las ecuaciones de Maxwell .

Las 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 por el que circula 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 intensidad del campo es directamente proporcional a la magnitud de la corriente.
• La intensidad del campo en cualquier punto es inversamente proporcional a la distancia del punto al 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 flecha en las líneas del campo magnético, que es la dirección que señala 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 envuelve alrededor del cable de modo que el pulgar apunte en la dirección de la corriente ( corriente convencional , flujo de carga positiva), los dedos se curvarán 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 alrededor de cualquier curva cerrada es proporcional a la corriente total que pasa a través de cualquier superficie delimitada por la curva. ${\displaystyle \mathbf {B} (\mathbf {x} )\,}$ ${\displaystyle C\,}$ ${\displaystyle I\,}$

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

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

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

¿Dónde se extiende cualquier superficie ? ${\displaystyle S\,}$ ${\displaystyle C\,}$

La ley de Ørsted sólo es válida para corrientes estables , que no cambian con el tiempo. Por lo tanto, sólo es válido para circuitos eléctricos de CC , sin condensadores ni inductores . Se puede ver que falla por corrientes que varían en el tiempo considerando 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 al conductor puede ser atravesada por una superficie que pasa entre las placas del capacitor, a través de la cual no pasa corriente, a partir de la cual la ecuación daría un campo magnético cero. . Maxwell modificó la ley de Ørsted para cubrir el caso de corrientes variables en el tiempo agregando un nuevo término fuente llamado corriente de desplazamiento , dando la ecuación Amperio-Maxwell .

Notas a pie de página

1. Presentación (2015) de O. Zajkov, Instituto de Física, Ss. Universidad Cirilo y Metodio de Skopje , Macedonia.
2. Becker, Richard (2013). Campos electromagnéticos e interacciones. 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 . dieciséis . Londres: Baldwin, Craddock, Joy: 273.
4. HAM Snelders, "El descubrimiento del electromagnetismo de Oersted" en Cunningham, Andrew Cunningham; Nicolás Jardine (1990). El romanticismo y las ciencias. Archivo COPA. pag. 228.ISBN​ 0521356857.
5. Dhogal (1986). Ingeniería Eléctrica Básica, vol. 1. Tata McGraw-Hill. pag. 96.ISBN​ 0074515861.
6. Arfken, George Brown; Hans-Jürgen 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 Tercera edición (volumen completo) , Addison-Wesley Publishing Company, Inc. Reading, MA, LCCCN: 63-15265 (sin ISBN).