El experimento de Oersted realizado en 1820 (figura 1) consiste en un hilo conductor paralelo a la componente horizontal del campo magnético terrestre por donde pasa una corriente eléctrica y una aguja magnética justo encima o debajo del hilo. Oersted observó que la orientación de la aguja cambiaba si el hilo conectado estaba situado sobre la aguja o debajo de ella.Figura 1. Experimento de OerstedEn la figura 2 no sabemos si el hilo conductor está situado por encima o por debajo de la brújula.Figura 2. a) Circuito abierto: la aguja de la brújula señala el norte. b) Circuito cerrado: la aguja gira hacia el estea) (1,25 puntos) Represente sobre la aguja de la brújula del dibujo b de la figura 2 los vectores del campo magnético terrestre (BTierra) y del campo magnético generado por el hilo (Bhilo). Argumente si la brújula del dibujo b de la figura 2 está situada sobre el hilo conductor o debajo de él en este caso. b) (1,25 puntos) En este montaje experimental, la separación entre la brújula y el hilo es de 10cm. Se observa que la aguja de la brújula forma un ángulo de 45∘ con la dirección de la corriente eléctrica cuando circulan 20A por el hilo conductor. Calcule la componente horizontal del campo magnético terrestre (BTierra). Datos: El módulo del campo magnético creado por un hilo infinito por donde circula una corriente I a una distancia r del hilo es B=2πrμ0I.μ0=4π×10−7T m A−1.
Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido
Resultado
La bruˊjula estaˊ encima del hiloBTierra=Bhilo=40μT
Ver la solución oficialla corrección de la PAU, con los puntos de cada paso
Solución oficial
Corrección oficial de la PAU de Cataluña (Generalitat de Catalunya), traducida del catalán. Las puntuaciones de cada paso son las de la pauta de corrección.
a) 0,5 p. Dibujo. El campo magnético terrestre está dirigido en la dirección del hilo y en el sentido norte de la brújula, como se deduce del circuito abierto. El campo magnético generado por la intensidad de corriente que pasa por el hilo conductor está dirigido hacia la derecha, ya que la aguja gira hacia este lado.Sobre la brújula del circuito cerrado: el campo terrestre hacia el norte, el del hilo hacia la derecha y el campo total en diagonal0,75 p. La aguja está encima del hilo conductor, ya que, según la dirección de la corriente eléctrica y utilizando la regla de la mano derecha (o equivalente), con esta distribución se genera un campo magnético que apunta hacia la derecha en los puntos situados por encima de la corriente eléctrica. b) 0,5 p. Vemos que las componentes del campo magnético total corresponden al campo magnético terrestre y al campo generado por el hilo conductor. Si la aguja forma un ángulo de 45∘ con la corriente eléctrica, los módulos de los dos campos son iguales, ya que tg45∘=1=BTierraBhilo y, por tanto, deducimos que BTierra=Bhilo. 0,5 p. Calculamos el campo generado por la intensidad de corriente:Bhilo=2πrμ0I=2π⋅0,14π⋅10−7⋅20=4,0⋅10−5T=40μT0,25 p. Por tanto, la componente horizontal del campo magnético terrestre es BTierra=40μT.
