Fuerza
interna de un solenoide
Un solenoide es cualquier dispositivo físico
capaz de crear un campo magnético sumamente uniforme e intenso en su interior,
y muy débil en el exterior. Un ejemplo teórico es el de una bobina de hiloconductor aislado
y enrollado helicoidalmente,
de longitud indeterminada. En ese caso ideal el campo magnético sería uniforme
en su interior y, como consecuencia, afuera sería nulo.
En la práctica,
una aproximación real a un solenoide es un alambre aislado, de
longitud finita, enrollado en forma de hélice (bobina)
o un número de espirales con un paso acorde a las necesidades, por el que
circula una corriente
eléctrica. Cuando esto sucede, se genera un campo
magnético dentro de la bobina tanto más uniforme cuanto
más larga sea la bobina. La ventaja del solenoide radica en esa uniformidad que
a veces se requiere en algunos experimentos de física. Pero también tiene
inconvenientes: es más engorroso que lasbobinas de Helmholtz y
no puede producir un campo magnético elevado sin un equipo costoso y un sistema
de refrigeración. André-Marie
Ampère inventó en 1820 el nombre de solenoide, en un
experimento en las corrientes circulares.2 .
La bobina con un
núcleo apropiado, se convierte en un electroimán.
Se utiliza en gran medida para generar un campo magnético uniforme.
Se puede calcular
el módulo del
campo magnético en el tercio medio del solenoide según la ecuación:
siendo:
·
m,
la permeabilidad magnética,
·
N,
el número de espiras del solenoide,
·
i,
la corriente que circula y
·
L,
la longitud total del solenoide.
Mientras que el
campo magnético en los extremos de este pueden aproximarse como:
ley de Ampère
En física del magnetismo,
la ley de Ampère, modelada
por André-Marie
Ampère en 1831,1 relaciona
un campo
magnético estático con la causa que la produce, es
decir, una corriente eléctrica estacionaria. James
Clerk Maxwell la corrigió posteriormente y ahora es una de
las ecuaciones
de Maxwell, formando parte del electromagnetismo de
la física
clásica.
La ley de Ampére
explica, que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno
cerrado es igual a la corriente que recorre en ese contorno.
El campo magnético
es un campo angular con forma circular, cuyas líneas encierran la corriente. La
dirección del campo en un punto es tangencial al círculo que encierra la
corriente.
El campo magnético
disminuye inversamente con la distancia al conductor.
La ley de Ampère-Maxwell o ley de Ampère generalizada es la
misma ley corregida por James Clerk Maxwell que
introdujo la corriente de desplazamiento,
creando una versión generalizada de la ley e incorporándola a las ecuaciones de Maxwell.
Forma integral
siendo el último
término la corriente de desplazamiento.
siempre y cuando
la corriente sea constante y directamente proporcional al campo magnético, y su
integral (E) por su masa relativa.
Forma diferencial
Esta ley también
se puede expresar de forma diferencial, para el vacío:
o para medios
materiales
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