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FUERZA
MAGNÉTICA ENTRE CORRIENTES. DEFINICIÓN DE AMPERIO |
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Puesto que las
corrientes eléctricas producen y "sienten" la acción del campo
magnético, interesa estudiar las fuerzas magnéticas
ejercidas directamente entre ellas. El caso más sencillo es el
de dos conductores rectilíneos, paralelos e indefinidos.
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En el
dibujo de la izquierda se ha representado una línea del
campo magnético generado por una corriente rectilínea 1.
Dicho campo actúa sobre una segunda corriente
2, paralela a la primera, en una dirección perpendicular
a ella y también perpendicular a la pantalla. Para
deducir el sentido de
la fuerza magnética que actúa sobre dicha corriente 2,
se aplica la
segunda ley de Laplace, lo que da
una fuerza, F21, perpendicular al
conductor 2 y dirigida hacia el 1. Razonando igual se
puede deducir la orientación de la fuerza magnética que
se ejerce sobre el conductor 1, debida al campo generado
por el conductor 2 (dibujaríamos las líneas
del campo magnético producido por la corriente 2, y
usaríamos la misma ley para deducir el sentido de la
fuerza, F12, que se ejerce sobre el
conductor 1). Haciéndolo, se obtiene que esa fuerza es
perpendicular al conductor 1 y se dirige hacia el
conductor 2. |
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Por tanto, se
concluye que dos conductores rectilíneos e indefinidos, por
los que circulan corrientes eléctricas en el mismo sentido, se
atraen, mientras que dos conductores rectilíneos e indefinidos, por
los que circulan corrientes eléctricas en sentidos opuestos, se
repelen. |
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Para ver
que este resultado es lógico es útil extrapolarlo al
caso de dos espiras enfrentadas. Cuando circulan por
ellas corrientes del mismo sentido las espiras se atraen (cada dos conductores paralelos
enfrentados así lo hacen), lo que resulta coherente con
el hecho de que, consideradas como imanes, las espiras
están enfrentadas por sus polos magnéticos opuestos
(la cara que corresponde al polo sur de una de
ellas está enfrentada a la cara que corresponde al polo
norte de la otra). La situación es similar si en lugar
de dos espiras, se consideran dos bobinas. Como ya se ha visto,
las bobinas son equiparables a imanes
rectangulares, que, de acuerdo con el mismo razonamiento,
también se atraerían por su
polos opuestos. Evidentemente, si las corrientes
rectilíneas, las espiras o las bobinas se enfrentan en
la posición contraria (es decir,
estando sus corrientes dirigidas en sentidos opuestos)
la fuerza magnética de interacción entre ellas es de
repulsión, en lugar de atracción. |
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En cuanto a la expresión que calcula del módulo de
esta fuerza de interacción magnética entre dos corrientes
rectilíneas, para deducirla se comienza aplicando
la ley de Biot y Savart,
según la cual el módulo del campo magnético que crea una corriente
rectilínea 1, a la distancia r a que se encuentra la segunda
corriente 2 (también rectilínea), es: |
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A partir de aquí, el módulo de la fuerza magnética
F12 que se ejerce sobre la corriente 2 (debida
al campo que produce la corriente 1) se obtiene aplicando la
segunda ley de Laplace:
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Para obtener el
módulo de la fuerza F21 que se ejerce sobre el
conductor 1 debido al campo magnético que genera el conductor 2,
razonaríamos igual y llegaríamos a la misma expresión, pero
cambiando la longitud de conductor 1, L1, por
la longitud de conductor 2, L2. Por tanto, se
concluye que dos
conductores rectilíneos y paralelos se atraen (cuando son
recorridos por corrientes de la misma orientación) o se repelen
(cuando son recorridos por corrientes de orientaciones opuestas)
con una fuerza, cuyo módulo por unidad de longitud es: |
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Esta expresión, que proporciona la
fuerza de interacción entre dos corrientes, tiene una evidente
analogía formal con las leyes fundamentales que calculan
respectivamente la fuerza de interacción gravitatoria entre dos
masas (ley
de gravitación de Newton) y la fuerza de interacción
electrostática entre dos cargas (ley
de Coulomb). Es, por tanto, una ley
fundamental del electromagnetismo, aunque tardó en
presentarse como tal debido a que
el magnetismo fue un hecho físico
rodeado de misterio y que sólo se asimiló a las interacciones
entre corrientes eléctricas cuando el
experimento de Oërsted
mostró que los imanes se orientan sometidos a la acción de una
corriente. Para entonces, bastantes conceptos, como por ejemplo
el concepto de polo magnético, ya estaban establecidos. Pero,
fue Ampere quien, muy poco después de conocer el resultado del
experimento de Oersted, demostró que dos corrientes eléctricas
se repelen si circulan en sentidos opuestos y se atraen si lo
hacen en el mismo sentido. Por ello, una vez establecida esta
ley, que calcula la fuerza de interacción entre corrientes, se
adoptó la intensidad de corriente como una de las magnitudes
fundamentales de la física y se definió su unidad, llamada
amperio, en relación con esta ley (El
amperio es la intensidad de una corriente constante que
manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de
longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a
una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría
una fuerza igual a 2·10-7 Newton por metro de
longitud). |
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