Un hilo rectilíneo infinito paralelo al eje z pasa por el punto (0,6,0)cm y transporta una corriente I=5A en el sentido positivo del eje z.Plano xy con los ejes en centímetros: el hilo atraviesa el plano en (0, 6, 0) con la corriente I = 5 A saliendo del papel; una línea discontinua une ese punto con (4, 2, 0) y continúa hasta (6, 0, 0), en el eje x.a) (1,25 puntos) Calcule el campo magnético creado por el hilo en el punto (4,2,0)cm.
b) (1,25 puntos) Determine la intensidad de corriente que debe transportar un segundo hilo rectilíneo infinito que se sitúe paralelo al eje z y que pase por el punto (6,0,0)cm para que el campo magnético total en el punto (4,2,0)cm sea cero.
Dato: Permeabilidad magnética del vacío, μ0=4π⋅10−7TmA−1.
Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido
Resultado
B1(4,2,0)=1,25⋅10−5(i+j)T∣B1∣=1,77⋅10−5TI2=2,5Aen el sentido positivo del eje z
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
1
Estrategia
El campo de un hilo infinito tiene módulo μ0I/(2πd) y sus líneas son circunferencias alrededor del hilo, con el sentido que da la regla de la mano derecha (pulgar en el sentido de la corriente). En un punto concreto, el campo es perpendicular al segmento que une el hilo con el punto. La dirección la sacamos con un producto vectorial: uI×ur.
Fíjate en el dibujo: el primer hilo, el punto (4,2,0) y el segundo hilo están alineados sobre la misma recta. Por eso los dos campos en el punto tienen la misma dirección (perpendicular a esa recta), y pueden anularse si tienen sentidos opuestos e igual módulo. Con eso decidimos el sentido de la segunda corriente y su valor.
2
Desarrollo
a) El vector que va del hilo al punto, en el plano xy:r1=(4−0,2−6)=(4,−4)cmd1=42+42=42cm=5,66⋅10−2mMódulo del campo:B1=2πd1μ0I=2π⋅5,66⋅10−24π⋅10−7⋅5=1,77⋅10−5TDirección: el producto vectorial del sentido de la corriente por el unitario que va del hilo al punto:uB=k×2i−j=2j+iB1=1,77⋅10−52i+j=1,25⋅10−5(i+j)TEs perpendicular a la línea discontinua de la figura (que tiene dirección i−j), como debe ser.
b) El segundo hilo pasa por (6,0,0). Del hilo al punto:r2=(4−6,2−0)=(−2,2)cmd2=22+22=22cm=2,83⋅10−2mSentido de la corriente. Probamos con la corriente en +z:uB=k×2−i+j=2−j−i=−2i+jEs justo el sentido opuesto a B1, así que la segunda corriente también debe ir en el sentido positivo del eje z (con la corriente en −z los campos se sumarían). Tiene sentido: el punto está entre los dos hilos, y entre dos corrientes paralelas del mismo sentido sus campos se oponen.
Valor de la corriente. Igualamos los módulos:2πd1μ0I1=2πd2μ0I2⟹I2=I1d1d2=5⋅4222=2,5AEl segundo hilo está a la mitad de distancia del punto, así que le basta la mitad de corriente.
3
Consejo
No olvides decir el sentido de la segunda corriente: es la mitad del razonamiento. En la recta que une dos hilos paralelos, entre ellos los campos se oponen si las corrientes van en el mismo sentido; fuera del tramo entre los hilos, si van en sentidos contrarios.
Trabaja la distancia en metros: con d en centímetros el campo te sale cien veces mayor.
Paso 1 de 3
¿Lo has intentado? Con una cuenta marcas hasta dónde llegaste y te proponemos qué repasar después.
¿Te atascas?Pregunta a otros estudiantes y profesores en la comunidad.