Camp magnètic de fils. Llei de Biot Savart
Solució mostrar
Obriu el requadre següent si necessitau repassar com és el camp magnètic a causa d'un fil recte abans de resoldre l'exercici.
Camp d'un fil recte mostrar
La Fig. 1 il·lustra com és el camp magnètic en diversos punts a causa del corrent per un fil recte infinit. El vector B en qualsevol punt P està contingut en el pla perpendicular al fil i la seva direcció és perpendicular al segment que va de P fins al punt del fil en aquest pla. El sentit del vector es pot determinar amb la regla de la mà dreta i és conseqüència de la llei de Biot-Savart. La llei estableix la contribució d'un segment de longitud diferencial ds al camp magnètic en un punt situat a la posició relativa r del segment,
El vector dB té la direcció i el sentit del vector resultant del producte vectorial ds × i, per tant, és perpendicular als dos vectors multiplicats. En el cas d'un fil recte, ds sempre té la mateixa direcció i el mateix sentit, de manera que el camp magnètic del fil està contingut dins el pla i té el sentit que determina el producte vectorial. La regla de la mà dreta serveix per fixar el sentit sense haver de fer el producte.
Quan s'integra al llarg d'un fil recte infinit s'obté que el camp a una distància r del fil val
on û és el vector unitari en la direcció del fil i , el vector unitari que va del fil al punt en la direcció perpendicular al fil.
a) Els camps magnètics dels corrents I1 i I2 tenen la mateixa intensitat i són simètrics respecte de l'horitzontal. Les components verticals es cancel·len i només queda una component horitzontal que val
Substituint els valors de l'enunciat s'obté,
B12(P) = 100 μT
b) La distància del punt P al fil amb el corrent I3 és
r3 = 2 × 4 × cos(30°) mm.
El camp mangètic del corrent I3 és vertical i val
B3(P) = 144.34 μT
El camp total en el punt P suma de B12 i B3 té les components
BT(P) = (100, 144.34) μT
El mòdul del camp en el punt P és de 175.59 μT.
c) L'esquema dels vectors que representen els camps magnètics a causa de cada fil i el camp suma dels tres es mostra a la Fig. 3. Completau l'esquema amb els paral·lelograms de la suma gràfica dels vectors.
ocultar