1.5 leyes fundamentales
De acuerdo con Biot y Savart, una corriente I que fluye en cualquier trayectoria se puede considerar como muchos pequeños (infinitesimales) elementos de corriente, como en el alambre de la figura 1. Si representa cualquier longitud infinitesimal a lo largo de la cual fluye la corriente, entonces el campo magnético, en cualquier punto P en el espacio, debido a este elemento de corriente
Una importante diferencia entre
la ley de Biot-Savart y la ley de Ampère es que en la ley de Ampère
no necesariamente se debe sólo a la corriente
encerrada por la trayectoria de integración. Pero en la ley de Biot-Savart el
campo
en la ecuación (1) se debe sólo, y por
completo, al elemento de corriente
. Para
encontrar el
total en cualquier punto del
espacio, es necesario incluir todas las corrientes.
Cuantitativamente
la f.e.m. inducida depende del ritmo de cambio del flujo: no importa el número
concreto de líneas de campo atravesando el circuito, sino su variación por
unidad de tiempo. La relación entre f.e.m. inducida y variación de flujo
constituye la Ley de Faraday:
Consideremos
una sola espira de un conductor en un campo magnético, como se indica en la
figura 7.1. Si el flujo a través de la espira es variable, se induce en la
misma una fem. Como esta fem es el trabajo realizado por unidad de carga, debe
existir una fuerza ejercida sobre la carga asociada con la fem. La fuerza por unidad
de carga es el campo eléctrico E, inducido en este caso por el flujo variable.
Cuando el flujo magnético que atraviesa la espira de
alambre es variable, se induce en la misma una fem. la fem se distribuye a
través de toda la espira y equivale a un campo eléctrico no conservativo E
paralelo al alambre. En esta figura el sentido de E corresponde al caso en que
el flujo que atraviesa la espira es creciente
La
ley de Faraday está relacionado con la dirección de la fem inducida. La
dirección y sentido de la fem y de las corrientes inducidas pueden determinarse
mediante un principio general físico llamado ley de Lenz.
La fem y la corrientes inducidas poseen una
dirección y sentido tal que tienden a oponerse a la variación que las
produce (Ley de Lenz).
La figura 1.5 1
muestra una barra magnética que se mueve acercándose a una espira de
resistencia R. como en el campo magnético correspondiente a la barra está dirigido
a la derecha emergiendo de su polo norte, el movimiento del imán hacia la
espira tiende a incrementar el flujo a través de la espira. (El campo magnético
en la espira es más intenso cuando el imán está más próximo). La corriente
inducida en la espira produce a su vez un campo magnético propio. El campo
magnético inducido tiende a disminuir el flujo que atraviesa la espira. Si el
imán se desplazara alejándose de la espira, el flujo producido por el imán que
atraviesa la espira disminuiría y la corriente inducida en esta tendría un
sentido opuesto al de la figura 8.1. En este caso, la corriente produciría un
campo magnético hacia la derecha, el desplazamiento de la espira acercándose o
alejándose del imán produce el mismo efecto que el movimiento del imán. Solo
importa el movimiento relativo.
cuando el imán en forma de barra se mueve hacia la espira,
la fem inducida en esta produce una corriente en el sentido indicado. El campo magnético debido a la corriente
inducida en la espira (indicado por las líneas de puntos) produce un flujo que
se opone al incremento de flujo a través de la espira debido al movimiento del
imán.
Se conoce como ley de Ohm en honor de George Simon Ohm
(figura 1.1). La ley establece que con una resistencia fija, cuanto mayor es el
voltaje (o presión) a través de un resistor, mayor es la corriente; y cuanto
mayor es la resistencia con el mismo voltaje, menor es la corriente. En otras
palabras, la corriente es proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional
a la resistencia. Mediante manipulaciones matemáticas simples, el voltaje y la
resistencia se determinan en función de las otras dos cantidades:
formulas: I= voltaje/ resistencia y el resultado viene dado en amper
despejando de esa formula para calcular voltaje seria, v
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