CORRIENTE ELÉCTRICA Y LEY DE AMPERE

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

FUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO

MANUEL FERNANDO PARRAG09N30MANUEL

1.) ¿Qué es un Amperio?

Un amperio es la unidad elemental de corriente en el sistema internacional; el cual se puede definir en términos de la fuerza magnética entre dos largos alambres paralelos que lleven la misma corriente, ya que si dichos alambres están separados una distancia de 1m y la fuerza por unidad de longitud en cada alambre es de 2 X 10-7N/m, entonces la corriente que llevan se define como un amperio (1A). Por lo tanto se puede emplear una medición mecánica para normalizar esta unidad, como lo es un instrumento llamado balanza de corriente.

2.) ¿Cuántos electrones se necesitan para tener un amperio? La unidad de carga en el sistema

internacional, el coulomb, se puede definir en términos del amperio: “si un conductor transporta una corriente estable de 1A, entonces la cantidad de carga que fluye a través de una sección transversal del conductor en un segundo es de un coulomb”.Teniendo esto en mente sabemos que para tener un amperio se necesita que una carga de 1C pase a través de una superficie en 1s , esto es 0,6 X 1019 electrones en un segundo.

3.) ¿Qué es un Tesla, un Gauss? Un Tesla (T) es la unidad de

campo magnético en el sistema internacional, esto es weber sobre metro cuadrado . El Tesla puede ser relacionado con las unidades fundamentales: una carga de 1C que se mueve a través de campo magnético de 1T con velocidad de perpendicular al campo experimenta una fuerza de 1N:

B = T = Wb/m2 = N/A.m

Un Gauss (G) es la unidad para campo magnético pero en el sistema CGS, relacionado con el Tesla a través de la conversión: T = 104G

4.) ¿Qué es un dispositivo denominado inductor (también conocido como bobina o filtro)?, describa sus características Un inductor es un elemento

de un circuito eléctrico que tiene una inductancia grande, que actúa como una batería cuya polaridad es opuesta a la de la batería real en el circuito; esta constituido generalmente por una cabeza hueca de una bobina de conductor, un devanado inductor, una culata, una pieza polar, un núcleo, una expansión polar y un polo auxiliar.

5.) Calcule el campo magnético producido por una corriente de 1 A que corre por un alambre recto a un milímetro del mismo. De su respuesta en Teslas y Gauss

De acuerdo con la ley de biot-savart el campo magnético en un punto dado del espacio está términos de la corriente que produce el campo, así:

B = 0I/2a0 = 4X10-7T.m/APara un alambre conductor delgado e infinitamente largo; entonces:

B = (4X10-7T.m/A)(1A)/(2X10-3m)B = 2 X 10-4T

B = (2X10-4T X 104G)/1T = 2G

6.) ¿Cuál es la intensidad del campo geomagnético, en Teslas y Gauss? El campo geomagnético se

extiende desde el núcleo de la tierra hasta su coincidencia con el viento solar, protegiendo de la radiación ultravioleta y rayos cósmicos; el campo geomagnético varia con el tiempo ya que es producido por el movimiento de las aleaciones de hierro fundido en al interior de la tierra; a intervalos aleatorios de generalmente ciento de miles de años el campo se invierte, estando actualmente el polo norte magnético cerca al polo sur geográfico y el polo sur magnético aproximado al norte geográfico

La intensidad del campo geomagnetico fluctua entre 3 X 10-5T (0,3G) en el ecuador y 6 X 10-5T (0,6G) en los polos; las variaciones en dias tranquilos de actividad esta entre 2X 10-8T (2 X 10-4G) y 10-7T (10-3G), y las variaciones en dias de actividad perturbadora llegan hasta 10-6T (10-2G)

7.) Calcule el campo magnético en el interior de una bobina. Considere: el cilindro de la bobina 10 cm de longitud y 4 cm de diámetro, con 100 espiras y otro con 10.000 espiras y I=100mA Aplicando la ley de Apere B =

0I, pero con la corriente total como el producto de la corriente que pasa por cada espira de la bobina multiplicada por el numero de espiras , si el N es el numero de espiras contenidas en la longitud l, entonces la corriente total esta dada por NI, y en la ley de Ampere se tiene que el campo magnético en el interior de una bobina es:

B = 0NI / l 0 = 4X10-7T.m/A

l = 0,1md = 4 X 10-2 mI = 100 X 10-3 mA = 0,1AN = 100 espiras

B = 0NI / l B= (4X10-7T.m/A)(100)

(0,1A)0,1m

B = 1,25 X 10-4 Tl = 0,1md = 4 X 10-2 mI = 100 X 10-3 mA = 0,1AN = 10.000 espiras

B = 0NI / l B= (4X10-7T.m/A)(10.000)

(0,1A)0,1m

B = 1,25 X 10-2 T

REFERENCIAS

FÍSICA TOMO II. Tercera edición revisada (segunda edición en español). Raymond A. Serway. McGRAW-HILL

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