FISIKA

Eremu magnetikoa. Biot-Savart-en legea

Eremu magnetiko bat definitzeko ez da imana edo dipolo magnetikoa aipatu behar. Eremu magnetiko bera esplikatzen duten ereduen bitartez defini daiteke, modu honetan: mugimenduan dauden karga elektrikoek edo korronte elektrikoek inguratzen gaituen espazioan eragiten duten perturbazioen ondorioa da. Biot-Savart legea eremu magnetikoak definitzeko oinarri teorikoa da.

Fluxu magnetikoaren dentsitatea

I intentsitate bat zirkulatzen duen korrontedun elementu infinitesimal guztiek inguruko espazioan eremu magnetiko bat sortzen dute. Eremu horren magnitudea korrontearen balioaren eta perturbazioa neurtzen den distantziaren araberakoa da.

Fluxu magnetikoaren dentsitatearen infinitesimal izeneko magnitude bektorial batek definitzen du eremu hau eta haren ikurra da.

Korronte-elementu batek sortutako eremu magnetiko bat. Bertatik I intentsitate elektrikoak zirkulatzen du.

Biot-Savarten legea

Fluxu magnetiko infinitesimalaren dentsitateari esker kalkula daiteke zirkuitu batetik ateratzen den korronte elektriko bati lotutako eremu magnetikoaren balio totala. Horretarako, korrontearen elementu infinitesimalak batu behar dira.

Matematikoki, batuketa hau adierazten da C zirkuitu guztiari dagokion integral bat gisa, beraz, korronte bati lotutako fluxu magnetikoaren dentsitatea honela adieraziko da:

Frantziako Jean-Baptiste Biot (1774-1862) eta Félix Savart (1791-1862) fisikoek lege hau azaletik definitu zuten.

Laplace eta Lorentzen indarrak

Korronte elektrikoko zirkuitu bati lotutako eremu magnetikoaren balioa zehaztu ondoren, ikus daiteke beste korronte elektrikotik doan bigarren hari eroale batengan sortzen duen eragina.

Eskala infinitesimalean, Laplaceren indarra deituko da lehenengo korronteak eragindako eremuak bigarren zirkuituko korronte-elementu batean sortzen duen indarraren balioa eta honela adierazten da:

Zirkuitu guztiari dagokion plano makroskopikoan, elkarreragina Lorentzen indarra deitzen da eta honela adierazten da:

bertan, eroalearen abiadura da eremu magnetiko baten barruan.

Indar horien izenaren jatorria Frantziako Pierre-Simon de Laplace fisikoaren (1749-1827) eta Herbeheretako Hendrik A. Lorentz fisikoaren (1853-1928) izenetan dago, hurrenez hurren.

Korronteko bi elementuen arteko indarra, eragindako eremu magnetikoen bitartez azalduta.

Korronte lerrozuzen baten eremu magnetikoa

Biot-Savarten legearen aplikazio batek erreferentzia egiten dio korronte lerrozuzen baten inguratzen duen espazioan sortutako eremu magnetikoari.

Kasu partikular honi dagokionez, Biot-Savarten legearen eremuko integrala ebatzi ondoren, honako ondorioztatzen da:

  • Eremu magnetiko total baten modulua, edozein puntuan, zeharka proportzionala da eroalearekin duen distantziarekiko.
  • Eremuko norabidea eroalearekiko perpendikularra da.
  • Bere noranzkoa eskuineko eskuaren arauaren arabera zehazten da, eta bat dator eskuinerantz hariz lotzen den torloju baten birarekin, korrontearen norabide berean mugituko delarik.

Mugarik gabeko eroale lerrozuzen batek sortutako eremu magnetikoa. Bertatik korronteak zirkulatzen du.

Eremu magnetikoaren magnitudeak

Eremu magnetikoa deskribatzeko erlazionatutako hainbat magnitude fisiko erabiltzen dira. Eremu magnetikoaren intentsitateak ( ikurrarekin) neurtzen du hari eroaletatik zirkulatzen duten korronteek sortutako eremua. Bestalde, fluxu magnetikoaren dentsitateak intentsitateari eransten dizkio materialaren propietate magnetikoen eraginak, iragazkortasun magnetikoa µ izeneko zatidura baten bidez. Azkenik, polarizazio magnetikoak gorputzen une dipolar intrintsekoa neurtzen du, kanpo-eremuak kontuan hartu gabe. Honako adierazpen matematikoak lotzen ditu hiru magnitude horiek:

 

Eremu magnetikoaren unitateak

Fluxu magnetikoaren dentsitatea neurtzeko unitatea, Sistema Internazionalean, tesla da (T ikurra). Horretaz gain, bere baliokidetasuna askotan erabiltzen da CGS Sisteman, gauss unitatea alegia (G ikurra), honako baliokidetasunarekin: T1 = 104 G.

T = wb / m2

 

Fluxu magnetikoaren dentsitatearen norabidea

Biot-Savarten legearen arabera, fluxu magnetikoaren dentsitatea perpendikularra da korrontearen norabideak eta kontuan hartutako puntuak osatutako planoarekiko. Bere noranzkoak eskuineko eskuaren arauari jarraitzen dio: gorantz, eroaletik posizio-puntuko bektoreraino iristeko ezkerrerantz biratu behar baldin bada, eta beherantz, aurkako kasuan.

 

Nikola Tesla

(1856-1943), jatorria Kroazian izan arren, ikertzaile eta asmatzaile hau Estatu Batuetakoa zen. Egungo korronte alternoko tresnak oinarritzen diren eremu magnetiko birakaria aurkitu zuen. Bere omenez, Sistema Internazionaleko fluxu magnetikoaren dentsitateko unitateari tesla izena eman zitzaion.