Fundamentos_de_fisica

464 Capítulo 18 Campos magnéticos y fuerzas magnéticas

Entre las bobinas, los campos B = ␮0I = (4␲ ×10−7 T·m/A)(10 A) = 6 ×10−4 T
2r 2(0,01 m)
magnéticos se combinan para
Si utilizamos 1000 vueltas para construir una bobina del mismo tamaño compacto, enton-
generar un campo de mayor ces el campo magnético se multiplica por 1000, alcanzando un valor significativo de 0,6
T. En un diseño común de electroimán se montan un par de bobinas en el mismo eje con
intensidad. → una separación entre ellas (Figura 18.30). En dicha separación sus campos se superponen
generando un campo magnético aún mayor.
B I
Hasta ahora solo hemos considerado el campo que se genera en el centro de una bobi-
I na. La Figura 18.31 muestra el campo que rodea a la bobina. Resulta fácilmente recono-
cible como un campo de dipolo, similar al campo magnético generado por un imán
FIGURA 18.30 Las bobinas paralelas generan (Figura 18.1). Esto no es una coincidencia: el campo magnético macroscópico del imán
un intenso campo magnético en la región com- es el resultado de la combinación de los campos de dipolo de los átomos individuales,
prendida entre ellas. que pueden considerarse como pequeñas espiras de corriente, como hemos visto en la
Figura 18.26 (hablaremos más de ello en la Sección 18.6). En ausencia de monopolos
→ magnéticos todo campo magnético tiene su origen en algún tipo de corriente eléctrica,
aunque sea a nivel atómico. En último término, dichas corrientes forman siempre bucles
B cerrados, ya sea a través de cables o debido a la rotación de los electrones, lo cual es la
razón de que el campo magnético más fundamental sea el campo de dipolo. Ampère fue
I el primero en observar esta conexión macro/micro en 1822, afirmando «...un imán debe
considerarse como una combinación de corrientes eléctricas, que fluyen en planos per-
FIGURA18.31 Una vista más completa del cam- pendiculares a su eje...». Es bastante notable que Ampère comprendiera el magnetismo
po magnético que rodea a una bobina circular. con este grado de profundidad casi un siglo antes de que se estableciera el modelo del
átomo y más de un siglo antes de que se descubriera el spin del electrón.

Campo magnético en el interior de un solenoide

Si ampliamos nuestra bobina circular compacta hasta formar una bobina cilíndrica con
un cable firmemente devanado a su alrededor y de gran longitud obtenemos lo que se
denomina un solenoide (Figura 18.32). El campo magnético en el interior de un solenoi-
de es prácticamente uniforme, está dirigido a lo largo del eje y tiene un módulo igual a

B = ␮0nI (Campo magnético en el interior de un (18.10)
solenoide; unidades SI: T)

FIGURA 18.32 A medida que añadimos más donde n es el número de vueltas por unidad de longitud. Curiosamente, el campo mag-
bobinas, el campo magnético en el interior se nético no depende del radio del solenoide, por lo que se puede hacer que ese radio
hace más uniforme y el campo en el exterior se interno sea de gran tamaño, que es lo que se hace con el solenoide que rodea a nuestro
debilita. El resultado es un campo magnético cuerpo en un escáner MRI.
prácticamente uniforme en las proximidades del
centro del solenoide. El campo no uniforme próximo a los extremos de un solenoide hace que los materia-
les magnéticos, como el hierro, sean atraídos hacia el solenoide. Esta es la razón de que
a menudo se utilicen solenoides en aplicaciones en las que se necesita un movimiento en
línea recta. Las válvulas que dejan pasar el agua en una lavadora son válvulas operadas
mediante solenoide.

AUTOEVALUACIÓN Sección 18.5 Una única espira circular de cable tiene un radio

de 5,0 cm. Queremos generar un campo magnético en el centro de la espira igual en
módulo al campo magnético terrestre que es de 5 ϫ 10Ϫ5 T. La corriente requerida será:
(a) 1,3 A; (b) 2,0 A; (c) 4,0 A; (d) 12,6 A.

18.6 Materiales magnéticos

Los momentos magnéticos atómicos ilustrados en la Figura 18.26 son la base del magne-
tismo en materiales como el hierro, y en los imanes con los que estamos familiarizados.

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