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Campo magnético creado por corrientes

Castilla y León · 2021 · Julio
Enunciado
Dos hilos conductores rectilíneos, muy largos y paralelos entre sí, están separados una distancia dd. Por el primero de ellos circulan 6 A6\ \text{A} de corriente eléctrica. Se quiere que el campo magnético total sea nulo en el punto P, situado en el mismo plano que los hilos, entre ambos y a una distancia d/4d/4 del segundo hilo. ¿Cuál debe ser el valor y el sentido de la corriente que circule por el segundo hilo?
Dos hilos verticales paralelos separados una distancia d. Por el hilo de la izquierda circula una corriente de 6 A hacia arriba. El punto P está entre los dos hilos, a una distancia d/4 del hilo de la derecha.
Dos hilos verticales paralelos separados una distancia d. Por el hilo de la izquierda circula una corriente de 6 A hacia arriba. El punto P está entre los dos hilos, a una distancia d/4 del hilo de la derecha.
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Resultado
  I2=2 A, en el mismo sentido que I1 (hacia arriba)  \boxed{\;I_2 = 2\ \text{A},\ \text{en el mismo sentido que}\ I_1\ (\text{hacia arriba})\;}
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

Cada hilo crea en P un campo B=μ0I/(2πr)B = \mu_0 I/(2\pi r), perpendicular al plano de los hilos. Para que se anulen deben tener sentidos opuestos (lo que, entre los hilos, exige corrientes del mismo sentido) e igual módulo. El punto P está tres veces más cerca del segundo hilo, así que este necesita tres veces menos corriente.
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Desarrollo

Distancias de P a cada hilo:r1=d−d4=3d4r2=d4r_1 = d - \frac{d}{4} = \frac{3d}{4}\qquad\qquad r_2 = \frac{d}{4}Sentido. Tomamos el plano del papel como el de los hilos, con el hilo 1 a la izquierda y su corriente hacia arriba, como en la figura. Por la regla de la mano derecha (pulgar en el sentido de la corriente, los dedos giran como las líneas de campo), a la derecha del hilo 1 su campo entra en el papel:B⃗1 en P: perpendicular al papel, hacia dentro\vec B_1\ \text{en P: perpendicular al papel, hacia dentro}Para anularlo, B⃗2\vec B_2 debe salir del papel en P. El punto P está a la izquierda del hilo 2, y a la izquierda de un hilo el campo sale del papel si la corriente sube. Por tanto, la corriente del segundo hilo debe ir hacia arriba, en el mismo sentido que la del primero.

Valor. Igualamos los módulos:μ0 I12π r1=μ0 I22π r2⟹I2=I1 r2r1=6 A⋅d/43d/4=2 A\frac{\mu_0\,I_1}{2\pi\,r_1} = \frac{\mu_0\,I_2}{2\pi\,r_2}\quad\Longrightarrow\quad I_2 = I_1\,\frac{r_2}{r_1} = 6\ \text{A}\cdot\frac{d/4}{3d/4} = 2\ \text{A}El resultado no depende de dd ni de μ0\mu_0: solo de la proporción entre las distancias.
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Consejo

Entre dos hilos, los campos se oponen si las corrientes van en el mismo sentido; fuera de ellos, si van en sentidos contrarios. Decide el sentido con un dibujo antes de igualar.

Con la proporción I2/I1=r2/r1I_2/I_1 = r_2/r_1 no hace falta conocer dd.
Paso 1 de 3
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