Si de alguna manera se puede hacer que exista un campo magnético alrededor de un cable que sea idéntico al campo magnético producido cuando pasa una corriente a través del cable, ¿se producirá una corriente en el cable?
Un experimento mental: si se colocan muchos imanes de barra muy muy pequeños alrededor de un cable haciendo pozos concéntricos a su alrededor de modo que las "líneas de campo" rodeen el cable y se haga que la dependencia radial del campo siga la ley de Biot-Savart, producirá una corriente en el cable?
Si esto es incorrecto, ¿qué efectos se observarán si se realiza el experimento mental?
Si de alguna manera se puede hacer que exista un campo magnético alrededor de un cable idéntico al campo magnético producido cuando pasa una corriente a través del cable, ¿se producirá corriente en el cable?
Si el campo magnético es idéntico, hay una corriente a través del alambre. Dicho de otra manera, si no hay corriente a través del cable, el campo magnético no es (ni se puede hacer que sea) idéntico.
Recuerde de las ecuaciones de Maxwell, en el caso magnetostático (corriente constante),
dónde es la densidad de corriente. Esto lleva al conocido resultado de que la integral de línea del campo magnético alrededor de un camino cerrado que rodea el cable es distinta de cero si y solo si hay una corriente a través del cable.
Por lo tanto, si no hay corriente a través del cable, la integral de línea cerrada es cero, mientras que si hay corriente a través del cable, la integral de línea cerrada es distinta de cero.
En resumen, el campo magnético no puede hacerse idéntico a menos que la corriente a través del cable sea idéntica.
Si hay una densidad de corriente en el cable, es necesario que haya un campo eléctrico. Un campo eléctrico puede ser generado por un flujo magnético cambiante . Esta es la ley de Faraday.
Entonces, en su experimento mental, mientras ensambla su campo magnético, habrá una corriente transitoria inducida que produce un campo magnético opuesto. Una vez que haya establecido el campo magnético y sea estático, no habrá corriente.
El motivo de la asimetría es que para que haya una corriente estática es necesario aplicar un campo eléctrico (un EMF) al cable. Este campo eléctrico no está presente en tu experimento mental. Un campo magnético estático no ejerce una fuerza sobre los electrones en el alambre.
Sin embargo, una forma diferente de ver esto es cómo exactamente vas a simular el campo magnético debido a una corriente constante en un cable. Sugeriría que la única forma en que puede hacer eso con precisión es ... tener una corriente constante a través del cable. No creo que ningún arreglo de imanes permanentes pueda darte un campo libre de rotaciones fuera del alambre y un campo con rotaciones constantes dentro del alambre. Pero esto es un punto de detalle.
Si y no.
Por un lado, si tiene un campo magnético que circula como lo hace alrededor de una corriente constante y la corriente es diferente a esa corriente constante, entonces el campo eléctrico cambiará:
Entonces, si no hay un cable allí, el campo eléctrico simplemente aumenta, si hay un cable y la corriente es demasiado grande, el campo eléctrico aún cambia, pero de una manera de amortiguar la corriente. Y si hay muy poca corriente, el campo eléctrico aumenta de manera que aumenta la corriente.
Entonces, tener la corriente adecuada es la solución estática, la que se equilibra perfectamente y no permite que las cosas cambien.
Ahora, dado que otras respuestas afirmaron que esto no era posible, me gustaría mencionar una forma específica de crear estos campos.
En un cable, necesita un cierto campo eléctrico para mantener una corriente constante, discuta el hecho de que el cable está lleno de cosas dentro del cable con las que chocan los electrones en movimiento. Puede cambiar la corriente de forma sencilla sin cambiar los campos magnéticos que circulan por el cable.
Simplemente tome el cable y tire de él en la dirección opuesta a la corriente. Esto mueve una carga neta positiva en la dirección correcta para disminuir la corriente y si continúa tirando de ella hacia abajo a una velocidad constante, ahora necesita un campo eléctrico más fuerte para que la corriente anterior fluya por el cable, pero eso es lo que sucede: comienza el campo eléctrico. para aumentar hasta que la corriente correcta (electrones móviles que se mueven en la misma dirección que usted tira del cable y algunos más) esté allí para coincidir con el campo magnético.
Siempre puedes leer la ecuación de Maxwell simplemente diciendo al campo electromagnético cómo cambiar. La curvatura del campo eléctrico le dice al campo magnético cómo cambiar y la curvatura del campo magnético le dice al campo eléctrico cómo cambiar si la corriente no la combina a la perfección.
Sí, por supuesto, es un fenómeno muy famoso llamado "inducción electromagnética" . y hay una famosa ley allí llamada "Ley de inducción electromagnética de Faraday".
y no funciona como lo explicaste. Es como esto:
"si tiene un campo magnético que varía con el tiempo alrededor del cable, producirá una corriente dentro del cable"
y se puede explicar matemáticamente de esta manera:
en realidad, la teoría de Faraday explica tres formas en que puede crear una corriente inducida. Puede leer más aquí .
La respuesta al experimento mental es No. Los campos magnéticos son producidos solo por cargas en movimiento y la corriente eléctrica en un cable es un ejemplo de cargas en electrones en movimiento. La corriente en un conductor puede ser producida por un campo magnético en movimiento y, como se mencionó, un generador usa este principio. Estas dos relaciones entre el campo magnético y el eléctrico dependen del movimiento sin el cual ningún campo puede influir en el otro. Estas relaciones fueron formuladas matemáticamente por Maxwell alrededor de 1862, quien logró así la primera teoría unificada exitosa; Las ecuaciones de Maxwell utilizan funciones de cálculo matemático de integración y diferenciación en 3 dimensiones para cuantificar exactamente el movimiento . http://en.wikipedia.org/wiki/Maxwell%27s_ecuacionesSe le debe advertir que hay una gran cantidad de desinformación en la web en varias afirmaciones de "energía libre" de sistemas de imanes permanentes y de supuestos polos magnéticos aislados, los cuales violan los principios convencionales probados.
el te es vida