Par En El Bucle De Corriente, Dipolo Magnético

Puede que veas objetos que, cuando se les aplica fuerza, muestran movimiento con ciertas restricciones. Una puerta unida a una bisagra girará a su alrededor, el tapón de una botella girará alrededor de sus hilos, y así sucesivamente.

Estos movimientos son movimientos de rotación que utilizan el concepto de torsión. Sin torsión, no habría giros y vueltas, ¡no habría giros! ¿No sería la vida aburrida de esa manera? La torsión da un movimiento de rotación a un objeto que de otra manera no sería posible.

Par en el bucle de corriente, dipolo magnético

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    Torsión

    Lee: Cuáles Son Los Símbolos De Un Circuito Eléctrico Básico

    El par (τ) es la fuerza de torsión que tiende a causar la rotación. El eje de rotación es el punto donde el objeto gira.

    = F×r

    Donde F - fuerza aplicada y r - la distancia entre el centro del eje de rotación y el punto donde se aplica la fuerza.

    Par en el bucle de corriente, dipolo magnético

    Un dipolo magnético es el límite de un bucle cerrado de corriente eléctrica o de un par de polos, ya que las dimensiones de la fuente se reducen a cero manteniendo constante el momento magnético.

    Ahora mostraremos que una corriente constante I que pasa a través de un bucle rectangular colocado en un campo magnético uniforme experimenta un par. No experimenta una fuerza neta. Este comportamiento es similar al de un dipolo eléctrico en un campo eléctrico uniforme.

    Par en el bucle de corriente, dipolo magnético

    Caso 1

    Consideremos un caso en el que el bucle rectangular se coloca de tal manera que el campo magnético uniforme B es el plano del bucle. El campo no ejerce ninguna fuerza en ambos brazos PS y QR del bucle. Es perpendicular al brazo PQ del bucle y ejerce una fuerza F1  sobre él que se dirige al plano del bucle. Su magnitud es,

    F1= IzB

    De manera similar, ejerce una fuerza F2 en el brazo RS y F2 se dirige fuera del plano del papel.

    F= IzB = F1

    Por lo tanto, la fuerza neta en el bucle es cero. Como ambas fuerzas, F1 y F2, se anulan mutuamente, hay un par en el bucle. Aquí podemos ver que el par en el bucle tiende a girarlo en sentido contrario a las agujas del reloj.

    τ = F1 (y/2) + F2 (y/2)

    = IzB (y/2) + IzB (y/2)

    = I (y × z) B

    = IAB …….(1)

    donde A = y × z es el área del rectángulo.

    Caso 2

    Ahora consideremos un caso en el que el plano del bucle no está a lo largo del campo magnético sino que forma un ángulo con él. Y consideremos que el ángulo entre el campo y el normal a la bobina es el ángulo Θ .

    Las fuerzas en ambos brazos QR y SP son iguales, opuestas y actúan a lo largo del eje de la bobina, que conecta los centros de masa de QR y SP. Al ser colineales a lo largo del eje se anulan entre sí, lo que resulta en una fuerza o par neto. Las fuerzas en los brazos PQ y RS son F1 y F2. Además, también son iguales y opuestas, con magnitud,

    F1 = F2 = IzB

    Como no son colineales resulta en una pareja. El efecto de la torsión es, sin embargo, menor que en el caso anterior cuando el plano del bucle estaba a lo largo del campo magnético. La magnitud del par en el bucle es,

    τ= F1 (y/2) sinθ + F2 (y/2) sinθ

    = I (y×z) B sinθ

    = IABsinθ …….(2)

    Por lo tanto, los pares en las ecuaciones (1) y (2) pueden expresarse como el producto vectorial del momento magnético de la bobina y el campo magnético. Por lo tanto, podemos definir el momento magnético del bucle de corriente como,

    m = IA

    donde A es la dirección del vector de área. El ángulo entre m y B es , las ecuaciones (1) y (2) pueden ser expresadas por una expresión

    τ = m×B

    donde m es el momento magnético y B es el campo magnético uniforme.

    Puedes leer: Qué Son Las Mallas Eléctricas – Pasos Para Analizar Las Mallas Eléctricas

    Ejemplos resueltos para usted

    Pregunta: Un polo de fuerza polar 80 Am está situado en un punto a una distancia de 20cm en la línea ecuatorial desde el centro de un imán corto de momento magnético 20Am2. Por lo tanto, la fuerza que experimenta es

    A) 8 × 10-2 N       B) 2 × 10-2 N      C) 16 × 10-2 N        D) 64 × 10-2 N

    Solución: 80Am, 20cm20Am2

    Bμ0m / 4πd3

          = 4π × 107× 20 / 4π (0.2)3

    2.5 × 104T

    F = PB

        = 80 × 2.5 × 104

    F = 0.02 N

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