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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS SECCION DE FISICA ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LUIS FELIPE MILLAN BUITRAGO Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Leyes de Biot-Savart, Ampere Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA 9.1 Introducción Unidad IX 9.2 Objetivo General 9.3 Objetivos Específicos 9.4 Ley de Biot-Savart para un elemento de corriente 9.5 Ley de Ampere 9.6 Flujo magnético 9.7 Naturaleza solenoidal del vector campo magnético 9.8 Auto evaluación 9.9 Solucionarlo Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA En capitulo seguiremos describiendo las maneras en 9.1 este Introducción que se producen campos magnéticos, aprenderemos la ley de Ampere, así como, la ley de Biot y Savart, que describen los campos magnéticos que producen cargas en movimiento, o simplemente la corriente eléctrica. Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Emplear y utilizar 9.2 Objetivo generalde forma lógica las leyes de BiotSavart para determinar el campo magnético debido a una distribución de corriente y la ley Ampere para calcular el campo magnético producido por un sistema simétrico.. Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Familiarizar al estudiante con el tratamiento y 9.3 Objetivos específicos determinación de campos magnéticos en solenoides y toroides. Dotar al alumno de los principios básicos con el fin que elabore diagramas de las líneas del campo magnético para un conductor largo, una espira circular de corriente, un solenoide, etc. Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA JeanBaptiste Baptiste (1774-1862), matemático, físico y Biot, Jean astrónomo francés, nacido en París. Profesor de física en el Collège de France en 1800, fue elegido miembro de la Academia de Ciencias a la edad de 29 años. Biot es conocido, sobre todo, por sus estudios sobre la rotación del plano de la luz polarizada a medida que ésta se transmite por una solución líquida. Fue el primero en utilizar el polarímetro para determinar la naturaleza y la cantidad de azúcares en una solución. Formuló también, junto con el físico francés Félix Savart, la ley de BiotSavart que da la intensidad del campo magnético creado por una corriente eléctrica. Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Biot de y Biot Savart, Ley de, ley que permite hallar el campo Ley y Savart magnético producido por una corriente eléctrica estacionaria. A partir de esta ley se obtuvo el campo magnético debido a una carga móvil. Los físicos franceses Jean Baptiste Biot y Félix Savart hallaron la relación que existe entre la intensidad de una corriente rectilínea e indefinida y el campo magnético creado por ella a una distancia r. Demostraron que el módulo del campo magnético, B, es directamente proporcional a la intensidad de la corriente e inversamente proporcional a la distancia r: B = mo I / 2pr donde µ0 es la permeabilidad magnética del vacío y tiene un valor de 4p · 10-7 weber/amperio·metro." Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Consideremos un conductor queelemento lleva unadecorriente 9.4 Ley de Biot-Savart para un corrienteI y que genera un campodB magnético B. p ^r r q Para tal de efecto punto Pque que si se un encuentra La ley Biotescogemos y Savart un establece alambrea una distancia r de un elemento de corrientedBI conduce una corriente estable I, cualquiera el campo magnético dS genera un elemento de elemento campo dBde en alambre ese punto. en yunque punto P asociado a un dS tiene las siguientes propiedades. Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA El vector dB es perpendicular tanto al vector IdS como al vector unitario ^ r dB ^r IdS La magnitud de dB es inversamente proporcional a r2, donde r es la distancia del elemento IdS a P La magnitud de dB es proporcional a I y a la longitud dS del elemento La magnitud de dB es proporcional a sen q, donde q es el ángulo entre los vectores IdS y^r. Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA La ley de Biot y Savart puede resumirse dB = km (IdS ^r) / r2 Donde km es una constante que es exactamente 10*10-7 T-m / A. Esta constante suele escribirse mo / 4p, mo es la constante de la permeabilidad magnética del espacio libre: mo / 2p = km = 2*10-7 T-m / A mo = 4p*10-7 T-m / A dB = (mo/4p) (IdS Luis F Millán B ^r) / r2 U. AUTONOMA DE COLOMBIA dB p Ejemplo.9.1 Campo magnético alrededor ununpunto conductor Se desea encontrar el campo Seleccionamos Todos magnético los de elementos deun alambre IdS Py 2 ^ dB = (m o /4p) (IdS r) / r recto y delgado conductor recto, largo y delgado un elemento generan que un transporta elemento de corriente una de r constante I en uncampo corriente cualquiera punto P.dBSupongamos IdS dirigido que hacia que se y IdS ^ r = Idx Senq tenemos el alambre conductor encuentra fuera colocado de laa pantalla una a lodistancia largo en del P. rPor eje de ^ r o/4p) Idx Senq / que r2 x. q P dB = (msólo tanto, tenemos determinar magnitud del Senq = y /lar r = y / Senq IdS campo enP.r El de = yelemento Cscq campo un Cotq =dB -x /generado y x = -por y Cotq elemento es: dxde = ycorriente (Cscq)2 IdS dq \ dB = (mo/4p) I (y Cscq2 dq) Senq / (y2 Cscq2) dB = (mo/4p)(I/y) Senq dq p/2 B = (mo/4p)(I/y) Senqdq 0 Luis F Millán B B = (mo/2p)(I/y) U. AUTONOMA DE COLOMBIA Calcule magnitud del campo magnético a 10 cm de un Ejemplola9.2 alambre recto y largo que lleva una corriente de 2 A. El campo magnético de un alambre recto y largo es: B = (mo/2p)(I/y) = (4p*10-7 Tm/A / 2p)(2 A / 0.10m) B = 4 mT Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Zde Z Consideremos un lazo circular radio R en elunplano YZ Ejemplo.9.3 Campo magnético el eje deIdS lazo Seadesea Se un elemento encontrar de elsobre campo corriente magnético que ende se un IdS ^r circular. que conduce unaaxial corriente estable corriente dBdistancia z I. rdB encuentra punto a puna a una distancia delx punto del centro p y que del generar un elemento infinitesimal de campo anillo. dB ^ r. R q magnético a p x a q dBx X Tomamos un elemento de corriente IdS simétrico, que genera un campo dB ^ r, para observar en que eje el elemento dB se cancela. Y dB Y By = 0 y Bz = 0 Bx = (B Cosq)^ i Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA IdS IdS ^r R q ^r = IdS Sen 90 = IdS dB r r = (x2 + R2)½ Cos q = R / r x a q dBx dBx = ((mo/4p)(IdS ^ r) / r2) Cosq dBx = (mo/4p)(IRdS) /4p) IdS (R/(x / (x22++RR22)½ )3/2 ) /) (x2 + R2) dBx = (moIR) / (4p (x2 + R2)3/2) dS 2pR 2pR0 dBx = (moIR) / (4p (x2 + R2)3/2)S Bx = (moIR2) / 2(x2 + R2)3/2 Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA 0 Calcule la9.4 magnitud del campo magnético en el centro de Ejemplo un lazo de 20 cm de diámetro que lleva una corriente circular I de 2 A El campo magnético a una distancia x del centro del lazo es: Bx = (moIR2) / 2(x2 + R2)3/2 R Para encontrar el campo magnético en el centro del lazo x = 0 p Bx = (moI) / 2R = 6.28 mT ^r IdS Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Ampère, André Marie (1775-1836), científico francés, André Marie Ampére conocido por sus importantes aportaciones al estudio de la electrodinámica. El amperio (A), la unidad de intensidad de corriente eléctrica toma su nombre. Su teoría electrodinámica y sus interpretaciones sobre la relación entre electricidad y magnetismo se publicaron en su Colección de observaciones sobre electrodinámica (1822) y en su Teoría de los fenómenos electrodinámicos (1826). Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Ampère inventó la aguja astática, que hizo posible el moderno galvanómetro Fue el primero en demostrar que dos conductores paralelos por los que circula una corriente en el mismo sentido, se atraen el uno al otro, mientras que si los sentidos de la corriente son opuestos, se repelen. Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Supongamos que tenemos unLaalambre conductor que magnitud del campo 9.5 Ampere I saliendo de llevaLey unadecorriente la pantalla. Las líneas de magnético B forman círculos concéntricos alrededor del alambre. B = m o I / (2pR) B Por simetría, la magnitud de B es la misma en todos los B (2pR) = moen I el puntos sobre una trayectoria circular centrada alambre. Se puede interpretar que 2pR esI yladelongitud de la Mediante la variación de la corriente la distancia R trayectoria circular desde el alambre, se encuentra que B es directamente del alambre, B la proporcional a la corriente I e alrededor inversamente proporcional componente del campo B a la distancia R desde el alambre. tangencial a la trayectoria eI la corriente a través del área limitada por la trayectoria. Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA q Ampere generalizo el resultado para B trayectorias y alambres de cualquier forma. una q Consideremos trayectoria arbitraria alrededor de la corriente que sale de la pantalla B Para un desplazamiento infinitesimal dS a lo largo de la trayectoria, el producto dS y la componente de B a lo largo de dS es (dS B Cosq) = B dS Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA B Cosq dS = B dS B q q La suma de este producto alrededor de una trayectoria cerrada esta dada por B B · dS = mo I Ley de Ampere Si se desea Donde I es usar la corriente la ley de neta Ampere que para fluyedeterminar a través B, de es la necesario que superficie encerrada la geometría por la trayectoria, de la I queel fluye sentido posea en que la suficiente la integral simetría se evalúapara viene quedado la integral por la regla puedadeevaluarse la mano con facilidad. derecha. Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Un alambre Ejemplo 9.5 infinito de radio R lleva una corriente I. Halle el campo magnético a una distancia r desde el centro del alambre para. a) r > R. b) r < R a) r > R Las líneas del campo magnético son concéntricas B · dS = mo I y su magnitud es la misma en todos los puntos a una 2pR R distancia r desde el centro del alambre. Escogemos una r B dS = B (2pr) = mo I sección0transversal de radio r que coincide con el centro del como la trayectoria de la integración. Vista de B alambre = mo I / 2pr para r>R la sección transversal. B Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Un alambre infinito de radio R lleva una corriente I. Halle el campo magnético a una distancia r desde el centro del alambre para. a) r > R. b) r < R b) r < R Solo una fracción de la corriente fluye a través de la trayectoria. Esta fracción esta dada por la relación del área encerrada por la trayectoria al área del alambre. I / Ir = p r2 / p R2 I = Ir r2 / R2 Como: B = mo I / 2pr B = mo (Ir r2 / R2) / 2p r B = mo Ir r / 2p R2 Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA B R r Un solenoide ideal tienemagnético N vueltasde porununidad de longitud Ejemplo. 9.6 El campo solenoide (n = N/L) y lleva una corriente I. Calcule su campo magnético. El campo fuera de un solenoide infinito d B · dS = mde o I cada lazo al c es cero. La contribución campo total dentroc del solenoide esta b d a B·dS B·lo dSque ·dS + del + Bse B · dS = aaBlo·dS dirigido largo eje,+ por b c d campo sean a b espera que las líneas de b El campo alesBeje, cero largo de dc,esta es paralelas dS · dSpara =a Blo aaprovechar también para lasunpartes ad y bcabcd que simetría cero se escoge rectángulo por de fuera del solenoide como integración. Si la longitudse de encuentran ablaestrayectoria L, el numero de vueltas es. nL, Dentro del solenoide B es ^ ad y bc, entonces b entonces, B dS = 0 B · dS = B a dS = BL B= mo I N / L mo I n Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Un alambre Ejemplo 9.7 conductor de 50 cm de largo se enrolla en forma de solenoide en gran numero de vueltas y tiene un campo magnético de 40 mT en su centro producido por una corriente de 1 A. ¿cuántas vueltas de alambre tiene el solenoide? El campo magnético de un solenoide en el centro es mo I n B = mo I (N/L) N = BL / mo I = 15.92 vueltas Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Ejemplo 9.8 l Campo magnético a lo largo del eje de un solenoide La magnitud del campo para una espira a lo largo del eje x es: B = (moIR2) / 2(x2 + R2)3/2 Por P B tanto, el campo neto esta dado por la superposición de los R campos de todas las espiras. El numero de vueltas en la unidad de longitud dx del solenoide es n = (N/l) dx. Un elemento cualquiera de campo es: dB = (moIR2) / 2(x2 + R2)3/2 n dB = (moIR2)/2(x2 + R2)3/2 (N/l)dx Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA l P q1 q2 R x dB = (moIR2)/2(x2 + R2)3/2 (N/l)dx x = R Tanq dx = R (Secq2) dq q2 B sustituyendo B = (moIN/2l) estas expresiones: q dq Cos q1 B = (mo I N / 2 l) (Senq2 – Senq2) dx Si P es un punto en un extremo de un largo solenoide, entonces, q2 = 90° y q1 = 0° B = (mo I N / 2 l) (1 + 0) Si P es el punto medio de un largo solenoide, entonces, q2 = 90° y q2 = 0° B = (mo I N / 2 l) (1+ 1) Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA ¿Un solenoide Ejemplo 9.9. tiene 1000 vueltas, una longitud de 80 cm y un radio de 8 cm. Si por el circula una corriente de 2 A, calcule el campo magnético en un punto axial localizado en el centro del solenoide y en un extremo del solenoide? l R El campo magnético a lo largo de un solenoide es B = (mo I N / 2 l) (Senq2 – Senq2) B en el extremo de un largo solenoide, q2 = 90° y q1 = 0° B=(mo I (N/l) / 2)(1 + 0) = mo I n / 2 Luis F Millán B B = 1.57 mT U. AUTONOMA DE COLOMBIA l El campo magnético a lo largo de un solenoide es B = (mo I N / 2 l) (Senq2 – Senq2) en el centro de un largo solenoide, q2 = 90° y q1 = -90° B B = (mo I (N/l) / 2)(1 + 1) = mo I n R B = 3.14 mT Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA En Una un bobina toroide, toroidal demagnético ensección forma de de transversal dona estacircular enrollada o Ejemplo 9.10 Campo una bobina toroidal compactamente rectangular, las vueltas campo y lleva son circulares una corriente de radio I. Se r, B líneas ·endSN=de supone de modo que quetoroide, sela 0escoge sección la paralelo trayectoria transversalde es integración rectangular. una Dentro del B es Encuentre circunferencia la intensidad de Sicampo la trayectoria magnético estadentro fuera del a dS y tiene la radio mismar.del magnitud toroide. toroide no los encerrara en todos puntos una a lo corriente largo de neta y de la ley de Ampere se tiene: la trayectoria circular. La corriente encerrada es NI, entonces se tiene, 2pr B · dS = B 0dS = mo I N B(2pr) = mo I N B = mo I N / (2pr) Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA r Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Consideremos un elemento de área dA sobre una 9.6 Flujo magnético superficie arbitraria.dA q B Si el campo magnético en ese elemento es B, entonces el flujo magnético a través del elemento es B dA donde dA es un vector perpendicular a la superficie cuya magnitud es igual al área dA. Por tanto, al igual que para cualquier campo vectorial, el flujo magnético F que atraviesa la superficie es: F = B dA Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA A Consideremos un plano de área A colocado de diferentes maneras y un campo magnético B que forma un ángulo B q q A q con el vector A. En este caso el flujo magnético es: F = B A = B An = Bn A = B A Cosq El flujo magnético F puede ser positivo, negativo o cero. La unidad de flujo en sistema M.K.S. es el Weber. Ahora puede verse la razón por la cual al vector B también se le denomina vector densidad del flujo magnético y como su dimensión es Weber / m2 igual a la tesla T. Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Ejemplo 9.11 q a En la figura una bobina cuadrada de 15 cm de lado esta pivoteada en torno al eje y La magnitud del campo magnético es de 0.7 T y esta a lo largo del eje x. Si el ángulo a cambia de 60° a 30° ¿cuál es el cambio del flujo? B F = B A cos q DF = B A cosqf – B A cosqf DF = B A (Cosqf – Cosqi) = 5.76 mWeber Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Supongamos un conductor que lleva una Ejemplo 9.12 que tenemos Se La magnitud desea magnitud encontrar del del campo el campo varia flujo F = B dA I1 corriente I y que genera un campo magnético Bdistancia inversamente magnético total que cona conduce latravés deuna la r. dr Colocamos espira. corriente a una distancia es F = BI dA = una moI / (2pr)respira dA.B a+c rectangular largo a yelancho = moI / (2pr).deEs decir, campob localiza moI la / (2p) que F varia sesobre espira. a una Puesto distancia quec cadr/r a+c a deles alambre B paralelo que a dA conduce el flujo se la F expresar moI a / (2p) corriente. puede como cdr/r F moI a / (2p) a+c Ln/rc F = moI a / (2p) Ln((a+c)/c) c Luis F Millán B b U. AUTONOMA DE COLOMBIA Las La líneasdel delcampo campogravitacional magnético inducción la masa, lamagnética fuente 9.7 fuente Naturaleza solenoidal del vectoroescampo magnético oy sumidero que caracterizan del campo al vector eléctrico campo es magnético la carga positiva o inducción y la inducción magnética carga negativa magnética tienen respectivamente, carácter “solenoidal” mientraspues que sela cierran fuente del campo sobre si misma magnético y de este es laresultado carga ensemovimiento concluye lao no el imán. existencia de cargas magnéticas aisladas en la naturaleza y constituye una de las leyes básicas del Las líneas representativas del campo gravitacional tienen electromagnetismo. un final, mientras que las líneas de campo eléctrico se caracterizan por ser abiertas, lo cual implica que tienen una fuente o comienzo y un final o sumidero. Sin embargo, en el caso de las líneas del campo magnético la experiencia demuestra que son cerradas no tienen fuentes ni sumideros. Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA numero de Supongamos una regiónSedelobserva espacio que en laelque existe un que entran enalgunas la superficie campo magnético B del líneas cual representamos líneas es el mismo sale,región por tanto, de campo y consideremos dentro que de esa una podemos que a través de superficie hipotética cerrada queafirmar es atravesada por las la superficie cerrada arbitraria no líneas de inducción magnética. existirá un flujo neto del campo magnético. Una de las leyes B básicas del electromagnetismo lo constituye el hecho de la inexistencia en la naturaleza de las cargas magnéticas aisladas y lo cual se puede representar según: F = B dA = 0 Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA 9 8 Auto evaluación Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Un conductor Ejercicio 9.1 en forma de un cuadrado de longitud 2l de 50 cm conduce una corriente I de 2 A . Calcule la magnitud del campo magnético en el centro del cuadrado. 2l R) B = (2/2)(mo I /(pl) = 2.26 mT Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Un conductor Ejercicio 9.2 de forma circular tiene un radio de 50 cm y conduce una corriente I de 2 A en el sentido horario. Calcule la magnitud y la dirección del campo magnético en el centro del circulo. R) B = mo I /(2r) = 400 nT Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA El segmento Ejercicio 9.3 de alambre de la figura conduce una corriente de 2 A y el radio del arco circular es de 5 cm . Determine la magnitud l campo magnético en el origen. r R) B = mo I /(8r) = 6.28 mT Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA Un lazo conductor circular de una vuelta y de 80 cm de Ejercicio 9.4 radio lleva una corriente de 2 A.. Si el campo magnético es de 10 mT en un punto axial. ¿cuál es la distancia al centro del anillo?. R) Luis F Millán B x = 0.405 m U. AUTONOMA DE COLOMBIA En un punto Ejercicio 9.5 axial a 50 cm del centro de un anillo. Un lazo conductor circular de una vuelta y de 80 cm de radio lleva una corriente de 2 A ¿cuál será la magnitud del campo magnético en ese punto?. R) Luis F Millán B Bx = 0.87 mT U. AUTONOMA DE COLOMBIA Un alambre Ejercicio 9.6infinito de radio de 2 cm lleva una corriente .de 2 A Halle el campo magnético a una distancia de 1 cm y 3 cm del centro del alambre. R) B(0.03) = 20.0 mT y B(0.01) = 0.8 mT Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA ¿Que corriente Ejercicio 9.7 se requiere en los devanados de un largo solenoide que contiene 1500 vueltas distribuidas uniformemente a lo largo de una longitud de 50 cm para producir en el centro del solenoide un campo magnético de 1.5 mT de magnitud? R) I = 397.9 mA Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA ¿cuál es 9.8 el flujo magnético que atraviesa un solenoide Ejercicio largo de 1000 espiras en contacto, 50 cm de longitud, un área de 10 cm2 y que lleva una corriente de 2 A.? (considere el campo magnético en el interior del solenoide constante) R) F 5.03 mWeber Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA ¿Un solenoide Ejercicio 9.9 tiene 1000 vueltas, una longitud de 80 cm y un radio de 8 cm. Si por el circula una corriente de 2 A, calcule el campo magnético en un punto axial localizado a 20 cm de un extremo? l B R Luis F Millán B B = 3.02 mT U. AUTONOMA DE COLOMBIA 9.9 Solucionarlo Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA 2 ^ dB = (m o/4p) (IdS r) / r S 9.1 Todos los elementos IdS generan un elemento de campo IdSde ^ rla =pantalla IdS Senen q el centro del dB dirigido hacia dentro dB = (m o/4p) (IdS Senq) / r2 cuadrado. Por tanto, sólo tenemos que determinar la r =ell2 ; Cosq Senq = 2 / 2 magnitud del campo en centro del = cuadrado. dB = (mo/4p) (IdS 2/2) / 2l2 dB = (2/16)(mo I /(pl2)) dS l B = (2/16)(mo I /(pl2)) 0dS B = (2/16)(mo I /(pl2))Sl0 2l ^r q IdS Luis F Millán B B = (2/16)(mo I /(pl) *8 B = (2/2)(mo I /(pl) = 2.26 mT U. AUTONOMA DE COLOMBIA S 9.2 dB = (mo/4p) (IdS ^ r) / r2 Todos los elementos IdS generan un elemento de campo dB dirigido hacia dentro de la^pantalla en el centro del IdS r = IdS circulo. Por tanto, sólo tenemos que 2 determinar la dB el = (m o/4p) (IdS) / r magnitud del campo en centro del circulo. 2pr B = (mo I /(4pr2)) dS 0 IdS B= 2pr (mo I /(4pr^2))S 0 B = (mo I /(4pr2)) 2pr B = mo I /(2r) = 400 nT Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA S 9.3 dB = (mo/4p) (IdS IdS IdS ^r ^r = 0 ^r = IdS IdS IdS r ^r IdS Luis F Millán B IdS ^r ^r) / r2 = IdS Senq dB = (m o/4p) (IdS) / r2 Todos los elementos IdS del arco pr/2 2 circularB =generan un)) elemento de (mo I /(4pr dS 0 campo dB dirigido hacia fuera de la re/2 2 B = (mo I /(4pr ))S 0 pantalla en el origen. Por tanto, sólo tenemosBque magnitud = (mdeterminar o I /(4pr2)) la rp/2 enmoelI /(8r) origen. IdS del campo B= = 6.28 mT ^r = 0 U. AUTONOMA DE COLOMBIA S 9.4 IdS ^r q R dB r x q dBx Bx = (moIR2) / 2(x2 + R2)3/2 (x2 + R2)3/2 = (moIR2) / 2Bx (x2 + R2) = (moIR2 / 2Bx)2/3 x = ((moIR2 / 2Bx)2/3 - R2) \ x = 0.405 m Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA S 9.5 IdS ^r q R dB r x q dBx Bx = (moIR2) / 2(x2 + R2)3/2= 0.87 mT Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA S 9.6 B r B r < R B(0.03) = mo I / 2pr B(0.03) = 20.0 mT r > R B(0.01) = mo Ir r / 2p R2 B(0.01) = 0.8 mT Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA S 9.7 mo I n B = mo I N / L I = BL / mo N = 397.9 mA Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA S 9.8 El campo magnético en el solenoide es B = mo n I = mo (N/l) I = 5.03 mT El flujo magnético es: F A 5.03 mWeber Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA S 9.9 El campo magnético a lo largo de un solenoide es B = (moIN/2l) (Senq2 – Senq1) ri = (x12 + R2)½ = 60.53 cm Senq1 = 60 /60.53 = 0.99 r2 = (x22 + R2)½ = 21.54 cm Senq2 = 20 /21.54 = 0.93 l B = 3.02 mT B R q1 q2 Luis F Millán B U. AUTONOMA DE COLOMBIA