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Fuerza magnética sobre cada lado de una espira rectangular dentro de un campo magnético (7433)
Miércoles 22 de diciembre de 2021, por
Por una espira rectangular de 10 y 20 cm de lado, situada en el plano XY, circula una corriente de 5 A en el sentido horario. Si se aplica un campo magnético de 2 T dirigido en el sentido positivo del eje OY, ¿cuál es la fuerza magnética sobre cada lado de la espira? ¿Qué movimiento realizará la espira?
Clicando en la miniatura puedes ver el esquema con más detalle.
La situación descrita se puede representar como:
Observa que los lados 2 y 4 son perpendiculares al campo magnético pintado en rojo, mientras que los lados 1 y 3 son paralelos. Si aplicas la ley de Laplace para el cálculo de la fuerza magnética:
![\vec{F} = I\cdot (\vec{l}\times \vec {B}) = \color[RGB]{2,112,20}{\bm{I\cdot l\cdot B\cdot sen\ \alpha}}](local/cache-vignettes/L244xH22/c7eaa585bdf2320dcb6fb7d366c3ecec-f4b3e.png?1733000981 "\vec{F} = I\cdot (\vec{l}\times \vec {B}) = \color[RGB]{2,112,20}{\bm{I\cdot l\cdot B\cdot sen\ \alpha}}"){kind=small}
Para los lados 1 y 3 el ángulo es nulo y la fuerza será cero también: ![\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{F_1 = F_3 = 0}}}](local/cache-vignettes/L105xH24/f68e9a21ad81e151b21b54a98c0d5f0c-bf3ea.png?1733000981 "\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{F_1 = F_3 = 0}}}"){kind=small}
Para los lados 2 y 4 la fuerza será máxima porque el ángulo es perpendicular, pero si atiendes al sentido de la corriente, que está pintado en verde, verás que un ángulo es de 
y el otro de 
. Las fuerzas serán, aplicando la regla de la mano derecha:
![\left \vec{F}_2 = 5\ A\cdot 0.1\ m\cdot 2\ T = {\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{1\ \vec{k}\ (N)}}}} \atop \vec{F}_4 = 5\ A\cdot 0.1\ m\cdot 2\ T = {\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{-1\ \vec{k}\ (N)}}}} \right](local/cache-vignettes/L264xH65/69288fb180d01dbff7a06fc989cee0ac-2f1e8.png?1733000981 "\left \vec{F}_2 = 5\ A\cdot 0.1\ m\cdot 2\ T = {\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{1\ \vec{k}\ (N)}}}} \atop \vec{F}_4 = 5\ A\cdot 0.1\ m\cdot 2\ T = {\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{-1\ \vec{k}\ (N)}}}} \right")
La espira girará en sentido horario por acción del par de fuerzas.
