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Campo magnético creado por corrientes

Castilla y León · 2020 · Julio
Enunciado
Por un alambre recto y muy largo, situado sobre el eje xx, circula una corriente II que crea un campo magnético de intensidad (0,0,5⋅10−5) T(0, 0, 5\cdot 10^{-5})\ \text{T} en el punto (0,6,0) cm(0, 6, 0)\ \text{cm}. Indique razonadamente el sentido de la corriente II que circula por el alambre y determine su intensidad.

Datos (de la tabla de constantes del examen): μ0=4π⋅10−7 N A−2\mu_0 = 4\pi\cdot 10^{-7}\ \text{N}\,\text{A}^{-2}.
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Resultado
  I=15 A, en el sentido positivo del eje x  \boxed{\;I = 15\ \text{A},\ \text{en el sentido positivo del eje}\ x\;}
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

Las líneas del campo de un hilo son circunferencias centradas en él, con el sentido que da la regla de la mano derecha: B⃗\vec B tiene la dirección de u⃗I×u⃗r\vec u_I\times\vec u_r, donde u⃗r\vec u_r va del hilo al punto. Probando los dos sentidos posibles de la corriente se ve cuál da B⃗\vec B hacia +z+z. El módulo sale de B=μ0I/(2πr)B = \mu_0 I/(2\pi r).
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Desarrollo

Sentido. El punto (0,6,0) cm(0, 6, 0)\ \text{cm} está a una distancia r=6 cm=0,06 mr = 6\ \text{cm} = 0{,}06\ \text{m} del eje xx, y el vector unitario que va del hilo al punto es u⃗r=j⃗\vec u_r = \vec j.

Si la corriente circula hacia +x+x (u⃗I=i⃗\vec u_I = \vec i):u⃗I×u⃗r=i⃗×j⃗=k⃗\vec u_I\times\vec u_r = \vec i\times\vec j = \vec kque es justo el sentido del campo dado, (0,0,5⋅10−5) T(0, 0, 5\cdot 10^{-5})\ \text{T}. Si circulara hacia −x-x, saldría −k⃗-\vec k. Por tanto, la corriente circula en el sentido positivo del eje xx. (Con la mano derecha: pulgar hacia +x+x, los dedos rodean el hilo y en el semiplano y>0y > 0 apuntan hacia +z+z.)

Intensidad. Del módulo del campo de un hilo indefinido:B=μ0I2πr⟹I=2πrBμ0=2π⋅0,06⋅5⋅10−54π⋅10−7=15 AB = \frac{\mu_0 I}{2\pi r}\quad\Longrightarrow\quad I = \frac{2\pi r B}{\mu_0} = \frac{2\pi\cdot 0{,}06\cdot 5\cdot 10^{-5}}{4\pi\cdot 10^{-7}} = 15\ \text{A}
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Consejo

Para el sentido, escribe el producto vectorial u⃗I×u⃗r\vec u_I\times\vec u_r con los vectores unitarios: es más seguro que girar la mano en el aire y además deja el razonamiento escrito.

Pasa los centímetros a metros antes de sustituir: con r=6r = 6 saldría una intensidad cien veces mayor.
Paso 1 de 3
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