¿Por qué las líneas de campo magnético alrededor de un cable de corriente recta llevan círculos concéntricos?

Las “líneas de fuerza magnéticas”, en primer lugar, no son realmente líneas. Simplemente usamos eso como una herramienta de pensamiento para lidiar con un campo de fuerza variable. Las líneas que ves cuando usas limaduras de hierro son de las limaduras que se juntan … pero el campo real es lineal. Las líneas de fuerza en un diagrama son como las líneas en un mapa topográfico. Indican áreas de igual carga o, en el caso de un mapa, igual de elevación. Eso es todo.

En cuanto al campo alrededor de un cable que transporta corriente, es un cilindro. Es más fuerte más cerca del cable y disminuye a medida que te alejas. Si pudieras medir campos magnéticos realmente pequeños, aún podrías medirlo a través de la habitación. Pero hay tantos otros campos magnéticos alrededor, incluido el propio campo magnético de la Tierra, que tendrías que realizar ese ejercicio en el espacio intergaláctico.

En realidad es solo por el lugar desde el que estás observando. Las líneas de campo son solo aparentes (una ilusión o un truco de magia) porque realmente no existen. Un campo magnético es un “todo” y utilizamos líneas por conveniencia para visualizar las configuraciones de campo y hablar sobre ellas.

Las líneas que ve están en un plano que pasa por la bobina y representan los campos del solenoide.

Este cachorro es divertido porque no es un gráfico sino una acción en vivo. Nuevamente, el plano divide el campo para que veas círculos y arcos.

Me doy cuenta de que preguntaste sobre el cable recto, sin embargo, el principio es el mismo. El campo “encierra” el cable. Corte a través del campo a 90 grados en cualquier punto o puntos y obtendrá los círculos.

No hay nada como un monopolar magnético, ya que tenemos protones y electrones para el campo eléctrico. Esto es obvio a partir de la segunda ecuación de Maxwell: la ley de Gauss para campos magnéticos:

Por lo tanto, no hay un punto de inicio o de finalización para las líneas de campo magnético: solo pueden existir como bucles. es decir, el flujo magnético neto alrededor de cualquier superficie cerrada es cero.

Como las cargas eléctricas se consideran como una fuente para el campo eléctrico, se puede considerar la carga en movimiento (es decir, la corriente) (o el campo magnético variable en el tiempo) como una fuente para las líneas de campo magnético (que se descubre experimentalmente). Por lo tanto, la ley de Biot – Savart es similar a la ley de Coulomb. Uno puede considerar la ley circuital de Ampère como Representación alternativa de Biot – Ley de Savart, que se da en forma diferencial como:

lo que significa que una corriente que fluye provocará un campo magnético giratorio.

Más tarde, Maxwell sugirió que el campo eléctrico variable en el tiempo también puede provocar la rotación en el campo magnético y la ley de Ampère modificada se conoció como Ampère, la ley de Maxwell que es dada por

Por lo tanto, las líneas de campo magnético pueden originarse solo como bucles que también solo cuando hay una corriente que fluye y / o hay un campo eléctrico variable en el tiempo.

Para resumir:

Ecuaciones de Maxwell:

El campo eléctrico puede originarse de dos maneras:

i) Como líneas divergentes de los cargos (ley de Gauss)

ii) Como bucles (ley Faraday – Lenz)

Pero el campo magnético puede aparecer solo como bucles, debido a las cargas de flujo (J) y / o al campo eléctrico que varía en el tiempo (Ley de Ampère – Maxwell)

El campo magnético nunca puede originarse como líneas divergentes debido a la ausencia de polos mono magnéticos (ley de Gauss para campos magnéticos)

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