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Fuerzas entre corrientes eléctricas. Primera ley de Ampère
Interacciones magnéticas entre cargas en movimiento
Dos corrientes eléctricas que circulan por elementos conductores próximos influyen una en otra según los siguientes principios:
- Cuando las dos corrientes tienen el mismo sentido, los conductores se atraen entre sí.
- Si las corrientes circulan en sentidos contrarios, los conductores se repelen y se separan uno de otro.
Las fuerzas de atracción y repulsión entre ambos conductores son de origen magnético, como demostró experimentalmente el físico francés André-Marie Ampère (1775-1836).
Los conductores de dos corrientes de igual sentido se atraen (a) y se repelen cuando las corrientes son de sentido contrario (b).
Primera ley de Ampère
Las propiedades de las interacciones magnéticas entre cargas en movimiento se resumen en un principio general conocido como primera ley de Ampère.
Dadas dos cargas puntuales q1 y q2 , que se mueven con velocidades y
sin aceleración, entre ellas se crean fuerzas de origen magnético definidas por las expresiones:
- Fuerza de q1 en q2:
- Fuerza de q2 en q1:
en ellas, es un vector unitario dirigido de q1 a q2 y
, un vector unitario que va de q2 a q1. El valor de la constante de proporcionalidad es Km = 10-7 N/A2 m2.
Fuerzas magnéticas entre cargas móviles.
Consecuencias de la primera ley de Ampère
De la expresión de la primera ley de Ampère pueden extraerse algunas conclusiones interesantes:
- Su formulación matemática se asemeja a la ley de Coulomb de la electrostática, con la salvedad de que la fuerza magnética no aparece siempre, sino solo cuando las cargas eléctricas se mueven.
- Las interacciones entre cargas móviles no siguen la ley de acción y reacción, ya que F12 ¹ -F21 .
- Las cargas del mismo signo que se mueven en direcciones paralelas y en el mismo sentido se atraen entre si.
- Las cargas del mismo signo que se desplazan en paralelo en sentidos opuestos se repelen mutuamente.
Interacción entre corrientes estacionarias
Para aplicar la primera ley de Ampère a situaciones prácticas se recurre a corrientes que circulan por hilos conductores, en lugar de a cargas puntuales.
El elemento de corriente se define como un segmento infinitesimal de hilo conductor orientado en el sentido de la corriente y cuya longitud es insignificante comparada con las dimensiones globales del hilo.
Dadas dos corrientes de intensidades I1 e I2 que circulan por hilos conductores próximos, la fuerza magnética que se establece entre dos elementos de corriente diferenciales y
de cada hilo viene dada por:
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