LEY DE AMPERE Y LEY DE FARADAY

LEY DE AMPERE Y LEY DE FARADAY

Stefano Rufa

Universidad José Antonio Páez

rufa@hotmail.com

Mariano C, Perez C

Universidad José Antonio Páez

Clemente@hotamil.com

Emmanuel A, Sanchez R

Universidad José Antonio Páez

Manu_18a@hotmail.com

Resumen

 Ley de ampere explica, que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es igual a la corriente que lo recorre, relacionando así el campo con la causa que lo produce, mientras que la ley de Faraday establece que el voltaje inducido en un circuito es proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie.

 Como campo magnético tenemos que es un campo de fuerza creado como consecuencia del movimiento de cargas eléctricas.

En cuanto a las propiedades magnéticas de un átomo sabemos que estos son los que forman la materia, considerados como núcleos cargados positivamente, alrededor de los electrones con carga negativa, por lo que son neutros en su estado natural. Estos electrones producen un campo magnético al girar, así desde el punto de vista de sus propiedades, los materiales están formados por pequeños imanes que, si el material no manifiesta magnetización, necesariamente están orientados al azar.

Introducción

El trabajo que se presenta a continuación fue realizado con la finalidad de dar a conocer algunas de las leyes de la física como lo son la ley de ampere, ley de Faraday indagando un poco en distintas fuentes de investigación y haciendo comparación entre ambos temas, abarcando también lo que son campos eléctricos, campos magnéticos y algunas propiedades o características, incluyendo los átomos y sus propiedades magnéticas.

1. ¿Qué simetría existe entre la ley de ampere y la ley de Faraday?

La mejor forma de demostrar esta simetría es de una forma geométrica más que conceptual ya que así podemos ver  la oscilación de onda del campo eléctrico y el campo magnético, en el cual la oscilación de un campo respecto al otro es simétrica respecto al eje coordenado que comparte, esta simetría describe lo que conocemos como onda electromagnética  y lo podemos visualizar en la siguiente  gráfica:

[pic 1]

1. ¿En que se dice que  los campos eléctricos inducidos no son conservativos?

En física un campo de fuerzas es conservativo si el trabajo realizado para desplazar una partícula entre dos puntos es independiente de la trayectoria seguida entre tales puntos.

Al generarse un campo eléctrico inducido por un campo magnético variable en el tiempo, este campo será dependiente de su trayectoria y del tiempo lo cual lo hace no conservativo.

1. ¿Cuál es la relación entre los campos eléctricos y magnéticos desde un marco de referencia en movimiento?

Para poder ver esta relación desde un punto de referencia en movimiento se necesita de un observador en movimiento relativo respecto al sistema de referencia que medirá tanto efectos magnéticos  y efectos eléctricos diferentes al de un observador en reposo respecto a dicho sistema. Esto ilustra la relatividad de lo que se denomina parte eléctrica y parte magnética de un campo electromagnético. Como consecuencia tenemos que ni el vector campo eléctrico ni el vector de inducción magnética se comportan genuinamente como magnitudes físicas de tipo vectorial si no que juntas constituyen un tensor para el que si existen leyes de transformación físicamente esperables.

En conclusión un campo electromagnético es un campo físico de tipo tensorial, producido por aquellos elementos cargados eléctricamente, que afecta a partículas con carga eléctrica.

1. ¿Por qué se dice que la corriente de desplazamiento solo se presenta cuando hay corrientes variables?

Este se debe al hecho que al momento de calcular un campo magnético donde su corriente sea variable la ley de Ampere se muestra incompleta. Esto fue descubierto por el físico James Clerk Maxwell  el cual introdujo el termino de Corriente de desplazamiento y modifico dicha ley la cual conocemos hoy en dia como la Ley Generalizada de Amper-Maxwell y se denota de la siguiente manera:

Forma integral:

[pic 2]

Forma Diferencial:

[pic 3].

1. En la definición de ampere ¿importa la longitud de los dos conductores paralelos? ¿Por qué?

Si importa, porque en el cálculo de la fuerza magnética la longitud de los conductores es tomada en cuenta multiplicando al campo magnético y la corriente, y para la unidad de longitud.

1. ¿Por qué se afirma que: “un flujo variable no necesariamente quiere decir que un campo magnético sea variable”?

Estos se afirma porque el flujo magnético no depende del  campo magnético para variar, por lo menos no en todos sus casos, el campo magnético puede ser constante pero el flujo variable, esto es debido a que la superficie o el área del  material conductor sea mayor o menor, en casos como espiras suele ocurrir esto, varia con respecto a X o Y siendo el campo magnético constante.

1. ¿Cuál es el efecto de mover grandes porciones de metal en un campo magnético?

Esto lo podemos explicar mediante las corrientes de Foucault la cual nos dice que al mover una porción de metal hacia y desde un campo magnético nos conseguimos con las siguientes situaciones:

• Cuando se introduce la pieza rectangular en la región donde existe un campo magnético uniforme, el flujo aumenta y las corrientes en torbellino se oponen al incremento de flujo. La fuerza que ejerce el campo magnético sobre cada una de las corrientes inducidas da una resultante que se opone a la fuerza aplicada.

• El campo magnético es perpendicular al plano del dibujo y está dirigido hacia el lector. El sentido de la corriente inducida en la región donde existe campo magnético está indicada por el vector unitario ut.

[pic 4]

• Cuando se saca la pieza rectangular de la región donde existe un campo magnético uniforme, el flujo disminuye y las corrientes en torbellino se oponen a dicha disminución. La fuerza que ejerce el campo magnético sobre cada una de las corrientes inducidas da una resultante que se opone a la fuerza aplicada.

Del mismo modo que hemos visto en la espira que se introduce en el campo magnético, la corriente se genera en el lado de la espira que está en el interior del campo magnético y retorna por la parte de la espira que está fuera de dicha región.

[pic 5]

• Consideremos ahora que la pieza metálica es más grande que la región que contiene el campo magnético. Se forman dos corrientes en forma de torbellino de sentidos contrarios, una a la izquierda y otra a la derecha en los límites de la región rectangular donde existe el campo magnético. La fuerza que ejerce el campo magnético sobre las corrientes inducidas es de sentido contrario a la fuerza aplicada que mueve la pieza hacia la derecha.

[pic 6]

1. ¿Por qué se dice que: La fuerza magnética sobre la corriente inducida inhibe siempre el movimiento que produce fuerza electromotriz de movimiento?

Una fuerza electromotriz es producida por un campo magnético, entonces puede contrarrestarse con otra fuerza magnética, a esto se le conoce como fuerza contra electromotriz.

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