13 Laboratorio Virtual Campo Magnetico Creado Por Conductor

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS
CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UN CONDUCTOR RECTILÍNEO
1. OBJETIVO:
 Determinar la corriente que circula por un conductor rectilíneo a partir del campo magnético que
genera alrededor de este.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO:
Cuando una carga puntual q se mueve con velocidad ⃗ v , se produce en un punto P situado a una
distancia r⃗ de la carga un campo magnético ⃗
B según la expresión:
µ 0 q ⃗v x r⃗
B=
⃗ ….. (1)
4 π r3
(r⃗ en el sentido desde la carga al punto). Por tanto, B es un vector perpendicular al plano que
⃗
contiene a ⃗v y a r⃗ y de magnitud proporcional a sen ϴ, donde ϴ es el ángulo formado por los vectores
⃗v y r⃗ .
La constante µ0 se denomina permeabilidad magnética del vacío y su valor es:
µ0= 4x10-7 V·s / A·m = 4x10-7 T·m / A
En un caso más general en el que en lugar de una sola carga tenemos una corriente I circulando a lo
largo de un conductor, el campo en un punto P, situado a una distancia r⃗ del conductor, se obtiene
v por I dl⃗ :
integrando a lo largo del mismo. Reemplazando en la ecuación (1) q ⃗
µ0 3
B=
⃗ ∮ Id l⃗ x r⃗ /r ….. (2)
4π
que es el enunciado de la Ley de Biot y Savart. La expresión (2) es la que se aplica para calcular el
campo magnético creado por los conductores en un punto P.
A diferencia del campo eléctrico, B es perpendicular tanto a la dirección radial al punto P (dirección de
⃗
r⃗ ) como a la del elemento de corriente (I dl⃗ )
Conductor rectilíneo infinito:
El módulo del campo en este caso viene dado por la expresión:
µ0 I
B= ….. (3)
2π r
donde I es la corriente que circula por el conductor y r es la distancia del conductor al punto en que se
mide el campo. La dirección del campo está contenida en el plano perpendicular al conductor y su
sentido viene dado por la regla de la mano derecha.
Es importante notar que la ecuación (3) constituye la aproximación del conductor infinito, válida
cuando el conductor es muy largo o el punto donde se mide el campo muy cercano a él.
3. PALABRAS CLAVE:
1
Electrodinámica, electromagnetismo, campo magnético, carga eléctrica, inducción magnética, ley de
Biot-Savart, conductor de corriente, conductor infinito.
4. ACTIVIDAD VIRTUAL:
En el siguiente enlace de simulación de Physlet Simulations and Animations (de Boston University)
realizaremos la actividad virtual propuesta:
http://physics.bu.edu/~duffy/semester2/c14_long.html
En esta aplicación de observa un alambre conductor con la dirección de la corriente hacia fuera del
plano y alrededor están las líneas del campo magnético. Cuando se hace doble click sobre un punto
alrededor del conductor se muestra el valor del campo magnético en ese punto y las coordenadas x e
y de ese punto. En esta animación se usará la primera opción Out Of Page; Vectors en la que
mediremos el campo magnético.
Actividad:
 Se cuenta con un sistema de coordenadas dividido en los 4 cuadrantes con el centro de origen
(0; 0) en la posición del alambre infinito. A partir de ahí se mide la posición (x; y) para la medida
de la intensidad del campo magnético.
 Se tomará la posición (x; y) para el cual el valor del campo magnético tenga siempre el mismo
valor de intensidad o aproximada. Se deben registrar estos valores de tal manera de obtener por
lo menos dos posiciones en cada cuadrante (8 posiciones diferentes en total).
2
 A continuación, se muestran como ejemplo dos valores de posición con un valor casi similar del
campo magnético:
 En donde el campo magnético está en Gauss (1T =10000 Gauss) y las coordenadas de posición
está en mm (1 m = 1000 mm).
 Se debe seguir el siguiente procedimiento: primero se debe elegir el valor del campo magnético
entre 2 y 3 Gauss (pueden elegirse valores intermedios decimales) o esperar que el docente
indique el valor con el que se debe trabajar.
 A continuación, hacer click sobre el botón izquierdo del mouse y sin soltar inspeccionar el valor
del campo magnético hasta encontrar el indicado (se muestra en la parte de abajo al lado
derecho de las coordenadas).
 Cuando se encuentre este valor de B, por ejemplo 2,0000 Gauss o algún valor cercano a este,
registrar las coordenadas x; y en la tabla 1.
 Nuevamente hacer click en el botón izquierdo del mouse y explorar hasta encontrar otra vez este
valor de B (por ejemplo 2,0002 o cercano) en una posición diferente del anterior. Registrar ahora
las nuevas coordenadas encontradas en la tabla 1.
 Se deben encontrar dos posiciones diferentes en cada cuadrante (8 en total) par un determinado
valor del campo magnético B y anotar en la tabla 1.
Tabla 1: Posiciones para el campo magnético
x (en m) y (en m) B (en T)

1
3
5. PROCESAMIENTO DE DATOS
Con los datos de la tabla 1, calcula la posición r para cada caso y obtener el promedio respectivo de r y
B en la tabla 2 en el que r es:
r =√ x 2 + y 2
Tabla 2: Posición y campo magnético promedio
N r (en m) B (en T)
1
Promedio
Con el resultado promedio de la posición r y el promedio del campo magnético B determina la corriente I
que pasa por el alambre a partir de:
µ0 I 2π r B
B= entonces I=
2π r µ0
I =¿ ¿
6. RESULTADOS
La corriente que pasa por el alambre es:
I =¿ ¿
4
7. CUESTIONARIO:
7.1. Explica que es una línea de inducción magnética y sus características.
7.2. ¿Cuál es la dirección del campo magnético en alguno de los puntos en que se ha determinado?
Explique brevemente.
7.3. ¿Qué pasaría con el valor de la intensidad del campo magnético si la corriente cambia de
sentido? Explique brevemente.
8. BIBLIOGRAFÍA:
o Raymond A. Serway; Física Tomo I; Editorial McGraw–Hill.
o Tipler Mosca; Física para la ciencia y la tecnología Vol. I; Editorial Reverte.
o Miguel Ángel Hidalgo Moreno; Laboratorio de Física; Editorial PEARSON EDUCACIÓN.
o Sears –Zemansky; Física universitaria; 12ª. Edición; Vol. 1; Editorial ADDISON-WESLEY
o http://physics.bu.edu/~duffy/semester2/c14_long.html
o http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/magnetico/linea/linea.html

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CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UN CONDUCTOR RECTILÍNEO

La constante µ0 se denomina permeabilidad magnética del vacío y su valor es:

µ0= 4x10-7 V·s / A·m = 4x10-7 T·m / A

Conductor rectilíneo infinito:

El módulo del campo en este caso viene dado por la expresión:

Tabla 1: Posiciones para el campo magnético

x (en m) y (en m) B (en T)

Tabla 2: Posición y campo magnético promedio

La corriente que pasa por el alambre es:

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