Si un alambre se curva para darle forma de
espira a uno de sus extremos se conectan
a una fuente de corriente, se establece un campo magnético semejante al de un
imán de barra. La regla del pulgar de la mano derecha seguirá siendo muy útil
para conocer la dirección del campo de una manera aproximada, pero en este caso
las líneas de flujo no serán de forma circular. La densidad de flujo magnético
varía considerablemente de un punto a otro.
La inducción magnética en el centro de una
espira circular de radio r que transporta una corriente I se calcula por medio
de esta expresión:
B= MNI/2r
La dirección B es perpendicular al plano de la
espira. Si el alambre forma parte de una bobina con N vueltas, la ecuación
adopta esta forma:
B= MNI/2r
Un solenoide consiste en un devanado de muchas
vueltas de alambre, enrolladas en forma helicoidal. La inducción en el interior
de un solenoide esta dada por
B= MNI/L
Ejemplo
Un solenoide se construye devanando 400
vueltas de alambre en un núcleo de hierro de 20 cm. La permeabilidad relativa
del hierro es de 13,000. ¿ que corriente se requiere para producir una
inducción magnética de 0.5 T en el centro del solenoide?
Plan: Dado que se nos proporciono la
permeabilidad relativa. Necesitamos multiplicar por M₀ para encontrar el valor
de M que usaremos en la ecuación, lo cual nos permitirá resolver para la
corriente I.
Solución: La permeabilidad relativa es de
13,000, así partiendo de la ecuación, tenemos
Mr= M/M₀
o M= M₁M₀=(13000)(4∏ X 10-⁷ T .
m/A)
M= 1.63 10-² T. m/A.
B= MNI O
I= BL/MN
I= (0.5T)(0.20m)/(1.63
X 10-² T . m/A)(400) ; I= 0.0153 A.
Un tipo particular de solenoide, llamado
toroide, se emplea a menudo para estudiar efectos magnéticos. Como se vera en
la siguiente sección, el toroide costa de una bobina de alambre en forma de
rosca, devanado en forma muy compacta. La densidad de flujo magnetico en el
núcleo de un toroide tambien se calcula por medio de la ecuación.
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