Biot Savart Law in 3D Animation. Oersted Experiment. Class 12. NEET, JEE MAIN.

Summary

El experimento de Hans Christian Oersted en 1820 descubrió que un alambre con corriente constante puede desviar un imán cercano. Este hallazgo llevó a la formulación de la Ley de Biot-Savart, que permite calcular la magnitud y dirección del campo magnético generado por una corriente. La ley se presenta en forma escalar y vectorial, donde la magnitud del campo magnético en un punto dado es proporcional a la corriente, la longitud del segmento de alambre y al seno del ángulo entre el segmento y la línea que une el punto con el segmento. La dirección del campo magnético es perpendicular al plano formado por el segmento de alambre y la línea que une el punto con el segmento, y se determina utilizando la regla de la derecha para el producto vectorial. El cambio de dirección de la corriente resulta en un cambio opuesto en la dirección del campo magnético. Este resumen ofrece una visión general precisa y breve del experimento y la ley, fomentando el interés de los usuarios.

Takeaways

• 🧲 El físico danés Hans Christian Ørsted descubrió que un alambre que lleva una corriente constante puede desviar un imán cercano.
• 🔄 Si la dirección de la corriente eléctrica cambia, el imán se desvía hacia el otro lado.
• 🌀 Ørsted concluyó que un alambre con corriente constante produce un campo magnético estable alrededor de él.
• ✋ Para determinar la dirección del campo magnético, se utiliza la regla de la mano derecha, con el pulgar hacia la corriente y los dedos extendidos en la dirección del campo magnético.
• 📐 Los físicos franceses Jean Baptiste Biot y Félix Savart proporcionaron la herramienta matemática completa para calcular el campo magnético, conocida como la ley de Biot-Savart.
• 📏 La ley de Biot-Savart se presenta en forma escalar y vectorial para describir el campo magnético generado por una sección pequeña de alambre (dl) en un punto (p).
• 📍 La magnitud del campo magnético en un punto dado es proporcional a la corriente (I), la longitud del segmento de alambre (dl), y al seno del ángulo (θ) formado por dl y el vector posición (r).
• 🔢 El campo magnético (dB) es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (r) entre el punto y el segmento de alambre.
• 🎚 La ley de Biot-Savart en su forma vectorial incluye la dirección del campo magnético (dB), que es el producto cruz de los vectores dl y r.
• ↗️ El sentido de la rotación para determinar la dirección del producto cruz se ilustra con la analogía de un tornillo de mano derecha, donde la rotación en sentido horario resulta en una dirección descendente.
• ↕️ El cambio de dirección de la corriente eléctrica invertirá la dirección del campo magnético (dB), mostrando cómo la dirección del campo magnético está ligada a la dirección de la corriente.
• 🤔 La comprensión de la ley de Biot-Savart es fundamental para entender cómo los campos magnéticos se generan en torno a los alambres conductores de corriente.

Q & A

¿Qué observó Hans Christian Oersted el 21 de abril de 1820?

Hans Christian Oersted observó que un alambre que lleva una corriente constante puede desviar a un imán cercano. Además, si la dirección de la corriente eléctrica cambia, el imán parece desviarse hacia el otro lado.

¿Cómo se puede determinar la dirección del campo magnético generado por un alambre con corriente?

Para determinar la dirección del campo magnético, se puede usar la regla de la mano derecha de Oersted: con el pulgar apuntando en la dirección de la corriente, el campo magnético fluye en la dirección de los dedos índice.

¿Qué ley proporciona la herramienta matemática completa para calcular el campo magnético generado por un alambre con corriente?

La ley de Biot-Savart proporciona la herramienta matemática completa para calcular el campo magnético generado por un alambre con corriente.

¿Cómo se describe la forma escalar de la ley de Biot-Savart?

La forma escalar de la ley de Biot-Savart se describe como dB igual a µ₀/(4π) veces I veces dl veces sen(theta) dividido por r², donde µ₀ es la permeabilidad magnética del espacio libre, I es la corriente, dl es la longitud de la porción del alambre, theta es el ángulo formado por dl y r, y r es la distancia entre el punto A y el punto P.

¿Cómo se indica la dirección en la ley vectorial de Biot-Savart?

En la ley vectorial de Biot-Savart, la dirección de dB es el producto cruz de los vectores dl y r. El producto cruz asegura que dB sea perpendicular al plano que contiene a los vectores dl y r.

¿Cómo se determina la dirección del vector dB en el producto cruz?

Para determinar la dirección del vector dB en el producto cruz, se puede imaginar una llave inglesa de mano derecha. La rotación en sentido horario indica una dirección hacia abajo, mientras que la rotación en sentido antihorario indica una dirección hacia arriba.

¿Qué sucede si se cambia la dirección de la corriente eléctrica en la ley de Biot-Savart?

Si se cambia la dirección de la corriente eléctrica, la dirección de dl se invierte y el ángulo entre ellos se convierte en pi menos theta. Esto resulta en una rotación en sentido contrario y, por lo tanto, la dirección de dB también cambia, volviéndose completamente opuesta a la dirección anterior.

¿Cómo es la relación entre la magnitud de dB y la distancia r en la ley de Biot-Savart?

La magnitud de dB está inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r. Esto significa que a menor distancia, el campo magnético generado es más fuerte.

¿Por qué Oersted no pudo proporcionar una idea acerca de la cantidad de campo magnético generado?

Oersted no pudo proporcionar una idea acerca de la cantidad de campo magnético generado porque faltaba la herramienta matemática completa para calcularlo, que más tarde fue proporcionada por los físicos franceses Jean Baptiste Biot y Félix Savart.

¿Cómo se define la porción de alambre dl en la ley de Biot-Savart?

En la ley de Biot-Savart, dl se refiere a una porción arbitraria del alambre que se encuentra cerca del punto A, y es la parte del alambre que se está considerando para calcular el campo magnético en el punto P.

¿Cuál es el papel de la permeabilidad magnética del espacio libre (µ₀) en la ley de Biot-Savart?

La permeabilidad magnética del espacio libre (µ₀) es una constante que aparece en la ley de Biot-Savart y representa la capacidad del vacío para transmitir el campo magnético. Es un factor que multiplica en la ecuación para encontrar la magnitud de dB.

¿Cómo se relaciona el ángulo theta en la ley de Biot-Savart?

El ángulo theta en la ley de Biot-Savart es el ángulo formado entre la porción de alambre dl y la línea que une el punto A en el alambre con el punto P donde se está calculando el campo magnético. El seno del ángulo theta es un factor en la ecuación que determina la magnitud de dB.