Magnetic fields due to currents · Campos magnéticos debidos a corrientes
| English | Español |
|---|---|
| iron core/ˈaɪən kɔː/ | núcleo de hierro |
| right-hand grip rule/raɪt hænd ɡrɪp ruːl/ | regla de la mano derecha para agarre |
| bar magnet/bɑː ˈmæɡnɪt/ | imán en barra |
| solenoid/ˈsəʊlənɔɪd/ | solenoide |
A magnet with an off switch
- A scrapyard crane picks up a tonne of steel, swings it across the yard, and drops it by flicking a switch.
- No permanent magnet can do that. What the crane carries is a coil of wire around an iron core, and its magnetism exists only while the current flows.
- Every field in this lesson comes from a current, which means every one of them can be switched, reversed or made stronger at will.
- This lesson is the field patterns that currents produce, and the forces between two currents.
Un imán con interruptor
- Una grúa de un desguace levanta una tonelada de acero, la mueve por el patio y la suelta al activar un interruptor.
- Ningún imán permanente puede hacer eso. Lo que transporta la grúa es una bobina de alambre alrededor de un núcleo de hierro, y su magnetismo existe únicamente mientras fluye la corriente.
- Todos los campos en esta lección provienen de una corriente, lo que significa que todos pueden encenderse, invertirse o hacerse más fuertes a voluntad.
- Esta lección trata sobre los patrones de campo que producen las corrientes y las fuerzas entre dos corrientes.
The field around a straight wire
- The field forms concentric circles around the wire, in the plane perpendicular to it.
- Their spacing widens with distance, because the field weakens as you move away.
- The direction comes from the right-hand grip rule 右手定则: grip the wire with your right hand, thumb along the current, and your fingers curl the way the field points.
- For a current into the page, that gives a clockwise field.
Circles, widening, each with an arrow
El campo alrededor de un alambre recto
- El campo forma círculos concéntricos alrededor del alambre, en el plano perpendicular a él.
- Su separación se amplía con la distancia, porque el campo se debilita a medida que uno se aleja.
- La dirección viene de la regla de la mano derecha para agarre 右手定则: agarra el alambre con tu mano derecha, el pulgar a lo largo de la corriente, y tus dedos se curvan en la dirección en la que apunta el campo.
- Para una corriente hacia adentro de la página, esto produce un campo en sentido horario.
Círculos, separándose, cada uno con una flecha
Current field rule lab · Laboratorio de regla del campo de corriente
Connect current direction to the circular magnetic field around a wire. · Conectar la dirección de la corriente con el campo magnético circular alrededor de un alambre.
The magnetic field around a long straight wire forms: · El campo magnético alrededor de un alambre recto y largo forma:
Concentric circles, with the direction given by the right-hand grip rule. · Círculos concéntricos, con la dirección dada por la regla de la mano derecha para agarre.
The right-hand grip rule gives the direction of the field around a current-carrying wire. · La regla de la mano derecha para agarre da la dirección del campo alrededor de un alambre que lleva corriente.
Thumb along the current, curled fingers show the way the circular field points. · Pulgar a lo largo de la corriente, los dedos enrollados muestran la dirección en que apunta el campo circular.
The flat circular coil
- Bend the wire into a loop and the circular fields around each side reinforce through the centre.
- So the field at the centre is at right angles to the plane of the coil, and strongest there.
- Seen from one face the coil behaves as a north pole, since the field leaves it there; from the other face, a south pole. A single loop is already a small bar magnet 条形磁铁.
La bobina circular plana
- Si doblas el alambre en una espiral, los campos circulares alrededor de cada lado se refuerzan a través del centro.
- Por lo tanto, el campo en el centro está en ángulo recto respecto al plano de la bobina y es más fuerte allí.
- Visto desde una cara, la bobina se comporta como un polo norte, ya que el campo sale de ella allí; desde la otra cara, actúa como un polo sur. Una sola espiral es ya un pequeño imán de barra 条形磁铁.
What is the direction of the magnetic field at the centre of a flat circular coil? · ¿Cuál es la dirección del campo magnético en el centro de una bobina circular plana?
The circular fields around the two sides reinforce through the centre, so the coil acts as a small bar magnet, north from one face and south from the other. · Los campos circulares alrededor de ambos lados se refuerzan a través del centro, por lo que la bobina actúa como un pequeño imán de barra, norte desde una cara y sur desde la otra.
The solenoid
- A solenoid 螺线管 is many such loops in a row. Their fields add along the axis, so inside the field is nearly uniform and parallel to the axis, exactly like a stretched bar magnet.
- Outside it spreads out and falls off fast, and the ends behave as N and S poles.
- Three things strengthen it: more turns per unit length, a larger current, and an iron core 铁芯.
Uniform down the axis, and poles at the ends
El solenoide
- Un solenoide 螺线管 es muchas de estas espiras en fila. Sus campos se suman a lo largo del eje, por lo que dentro el campo es casi uniforme y paralelo al eje, exactamente como un imán de barra estirado.
- Fuera de él se expande y disminuye rápidamente, y los extremos se comportan como polos N y S.
- Tres cosas lo fortalecen: más vueltas por unidad de longitud, una corriente mayor y un núcleo de hierro 铁芯.
Uniforme a lo largo del eje, y polos en los extremos
Inside a long solenoid the magnetic field is nearly ____. · Dentro de un solenoide largo, el campo magnético es casi ____.
Like a stretched bar magnet — the field inside is uniform and parallel to the axis. · Como un imán de barra estirado — el campo interior es uniforme y paralelo al eje.
Adding an iron core greatly increases a solenoid's magnetic field. · Agregar un núcleo de hierro aumenta enormemente el campo magnético de un solenoide.
The iron's atomic magnets line up and add to the field — used in electromagnets and transformers. · Los imanes atómicos del hierro se alinean y se suman al campo: usado en electroimanes y transformadores.
Which changes increase the magnetic field inside a solenoid? Select all · todos that apply. · ¿Qué cambios aumentan el campo magnético dentro de un solenoide? Seleccione todos los que correspondan.
Turns per unit length, current and a ferrous core. A thicker wire lowers the resistance but does not itself change the field for a given current. · Vueltas por unidad de longitud, corriente y un núcleo ferromagnético. Un alambre más grueso reduce la resistencia pero no cambia el campo en sí mismo para una corriente dada.
Worked example: why the core helps
- Explain why inserting an iron core greatly increases the magnetic field of a solenoid.
- The core is a ferrous material, so the solenoid's field magnetises it: its atomic magnets line up with the field.
- The magnetised core then produces its own magnetic field, which adds to the field of the current.
- The two together are far stronger than the current's field alone. Both steps, magnetised and adds its own field, are needed for the marks. "It concentrates the field lines" is not the marked answer.
Ejemplo resuelto: por qué ayuda el núcleo
- Explica por qué insertar un núcleo de hierro aumenta considerablemente el campo magnético de un solenoide.
- El núcleo es un material ferroso, por lo que el campo del solenoide lo magnetiza: sus imanes atómicos se alinean con el campo.
- El núcleo magnetizado luego produce su propio campo magnético, que se suma al campo de la corriente.
- Los dos juntos son mucho más fuertes que el campo de la corriente solo. Ambos pasos, estar magnetizado y sumar su propio campo, son necesarios para obtener la puntuación. "Concentra las líneas de campo" no es la respuesta correcta.
Put the explanation of why an iron core strengthens a solenoid in order. · Coloque la explicación de por qué un núcleo de hierro fortalece un solenoide en orden.
Both middle steps are needed for the marks: magnetised, and adding its own field. "It concentrates the field" is not the marked wording. · Ambos pasos intermedios son necesarios para obtener los puntos: magnetizado, y añadir su propio campo. "Concentra el campo" no es la redacción que otorga puntos.
Two parallel currents
- Each wire sits in the field of the other, so each experiences a motor-effect force $F = BIL$.
- Apply the left-hand rule to each wire in turn, using the field the other one makes. The result is symmetric, as Newton's third law requires.
- Currents in the same direction attract. Currents in opposite directions repel.
- This force is the basis of the historical definition of the ampere.
Dos corrientes paralelas
- Cada alambre se encuentra en el campo del otro, por lo que cada uno experimenta una fuerza de efecto motor $F = BIL$.
- Aplica la regla de la mano izquierda a cada alambre por separado, usando el campo que hace el otro. El resultado es simétrico, como requiere la tercera ley de Newton.
- Las corrientes en la misma dirección se atraen. Las corrientes en direcciones opuestas se repelen.
- Esta fuerza es la base de la definición histórica del amperio.
Two parallel wires carrying currents in the same · mismo direction: · Dos alambres paralelos que transportan corrientes en la misma dirección:
Same-direction currents attract; opposite-direction currents repel. This is the basis of the ampere. · Las corrientes en la misma dirección se atraen; las corrientes en direcciones opuestas se repelen. Esto es la base del amperio.
Match each task to the rule you use. · Empareje cada tarea con la regla que usa.
A parallel-wires question needs both: the right hand for the field one wire makes, then the left hand for the force it exerts on the other. · Una pregunta de alambres paralelos necesita ambas: la mano derecha para el campo que hace un alambre, luego la mano izquierda para la fuerza que ejerce sobre el otro.
Worked example: predicting the direction
- Two long parallel wires carry currents in the same direction. Show that they attract.
- Use the right-hand grip rule on the left wire: in the region of the right wire, its field points into the page, say.
- Now use the left-hand rule on the right wire: field into the page, current up the page, so the force on it is towards the left wire.
- Repeat for the other wire and the force is towards the first. They attract. Note that like currents attract, which is the opposite of what like charges do.
Ejemplo resuelto: predecir la dirección
- Dos alambres largos y paralelos transportan corrientes en la misma dirección. Demuestra que se atraen.
- Usa la regla de la mano derecha para agarre en el alambre izquierdo: en la región del alambre derecho, su campo apunta hacia adentro de la página, digamos.
- Ahora usa la regla de la mano izquierda en el alambre derecho: campo hacia adentro de la página, corriente hacia arriba de la página, por lo que la fuerza sobre él es hacia el alambre izquierdo.
- Repite para el otro alambre y la fuerza es hacia el primero. Se atraen. Nota que las corrientes iguales se atraen, lo cual es lo opuesto a lo que hacen las cargas iguales.
Marks that slip away
- Right hand for the field a current makes; left hand for the force on a current in a field. Both appear in a parallel-wires question and they are not interchangeable.
- The field around a wire is circles, not lines along the wire, and their spacing widens.
- The iron core is magnetised and adds its own field. Say both parts.
- Currents in the same direction attract, unlike charges of the same sign.
Puntos que se pierden fácilmente
- Mano derecha para el campo que produce una corriente; mano izquierda para la fuerza sobre una corriente en un campo. Ambas aparecen en una pregunta de alambres paralelos y no son intercambiables.
- El campo alrededor de un alambre son círculos, no líneas a lo largo del alambre, y su separación se amplía.
- El núcleo de hierro se magnetiza y suma su propio campo. Di ambas partes.
- Las corrientes en la misma dirección se atraen, a diferencia de las cargas del mismo signo.
You've got it
- a straight wire's field is concentric circles with widening spacing, direction from the right-hand grip rule
- a flat coil gives a field at right angles through its centre and acts as a small bar magnet; a solenoid is nearly uniform inside and has poles at its ends
- more turns per unit length, a larger current and an iron core all strengthen a solenoid, the core because it is magnetised and adds its own field
- parallel currents attract when in the same direction and repel when opposite, found by using the right-hand rule for the field and the left-hand rule for the force
Ya lo dominas
- El campo de un alambre recto son círculos concéntricos con separación creciente, la dirección viene de la regla de la mano derecha para agarre.
- Una bobina plana produce un campo en ángulo recto a través de su centro y actúa como un pequeño imán de barra; un solenoide es casi uniforme en el interior y tiene polos en sus extremos.
- Más vueltas por unidad de longitud, una corriente mayor y un núcleo de hierro fortalecen todos un solenoide, el núcleo porque está magnetizado y suma su propio campo.
- Las corrientes paralelas se atraen cuando van en la misma dirección y se repelen cuando van en direcciones opuestas, hallado usando la regla de la mano derecha para el campo y la regla de la mano izquierda para la fuerza.