Magnetostática
La magnetostática estudia los campos magnéticos estacionarios producidos por corrientes eléctricas constantes y la magnetización permanente.
Definition
El estudio de los campos magnéticos, las fuerzas y los potenciales que surgen de corrientes eléctricas estacionarias (independientes del tiempo) y la magnetización estática, gobernado por la ley de Biot-Savart y, equivalentemente, por la ley de Ampère junto con la naturaleza sin divergencia del campo magnético.
Scope
La magnetostática es la rama del electromagnetismo que se ocupa de los campos magnéticos que no cambian con el tiempo, producidos por corrientes estacionarias o magnetización estática. Cubre la ley de Biot-Savart, la ley circuital de Ampère, el potencial vectorial magnético, las fuerzas y torques magnéticos sobre corrientes y dipolos, y la respuesta de los materiales magnéticos. Excluye los campos variables en el tiempo y la inducción, que pertenecen a la electrodinámica completa.
Sub-topics
Core questions
- ¿Qué campo magnético produce una distribución de corriente estacionaria dada?
- ¿Cómo actúan las fuerzas y los torques magnéticos sobre las corrientes y los dipolos magnéticos?
- ¿Por qué no existe una carga magnética y qué se deriva de ello?
- ¿Cómo adquieren y modifican la magnetización los materiales?
Key concepts
- campo magnético
- corriente estacionaria
- ley de Biot-Savart
- ley de Ampère
- potencial vectorial magnético
- dipolo magnético
- permeabilidad
- fuerza de Lorentz
Key theories
- Ley de Biot-Savart
- Cada elemento de corriente contribuye con un campo magnético perpendicular tanto a la dirección de la corriente como a la línea que va al punto de campo, disminuyendo como el inverso del cuadrado de la distancia; la integración sobre el circuito da el campo total.
- Ley circuital de Ampère
- La integral de línea del campo magnético alrededor de un lazo cerrado es igual a la corriente encerrada multiplicada por la permeabilidad, proporcionando la contraparte magnetostática de la ley de Gauss para geometrías de corriente simétricas.
- Ausencia de monopolos magnéticos
- No se observan cargas magnéticas aisladas, por lo que el campo magnético no tiene divergencia y las líneas de campo forman bucles cerrados; esto permite que el campo se escriba como el rotacional de un potencial vectorial.
Clinical relevance
La magnetostática es la base de los electroimanes, el diseño de campos para imágenes por resonancia magnética, los motores y generadores eléctricos, el almacenamiento magnético de datos y el confinamiento magnético en la física de plasmas y aceleradores.
History
El descubrimiento de Ørsted en 1820 de que una corriente desviaba la aguja de una brújula vinculó la electricidad con el magnetismo. En cuestión de meses, Biot y Savart midieron el campo de una corriente, y Ampère formuló la ley de fuerza entre corrientes y la ley circuital, estableciendo la magnetostática como una ciencia cuantitativa.
Key figures
- Hans Christian Ørsted
- André-Marie Ampère
- Jean-Baptiste Biot
- Félix Savart
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- griffiths2017
- purcell2013
Frequently asked questions
- ¿Por qué no hay monopolos magnéticos en la magnetostática?
- Nunca se ha detectado una carga magnética aislada, por lo que las líneas de campo magnético no tienen fuentes ni sumideros y siempre se cierran sobre sí mismas; esto se expresa mediante el hecho de que el campo magnético tiene divergencia cero.
- ¿En qué se parece la ley de Ampère a la ley de Gauss?
- Ambas convierten una ley de campo diferencial en una relación integral conveniente; la ley de Gauss relaciona el flujo eléctrico con la carga encerrada, mientras que la ley de Ampère relaciona la circulación del campo magnético con la corriente encerrada, simplificando cada una los problemas simétricos.