Momento dipolar magnético del toroide

Pregunta: ¿Toda configuración magnética debe tener un polo norte y un polo sur?

Respuesta: No necesariamente. Verdadero solo si la fuente del campo tiene un momento magnético neto distinto de cero. Esto no es así para un toroide o incluso para un conductor recto infinito.

Imagen de un bucle toroidal portador de corriente
(fuente: uni-wuppertal.de )

Entiendo que un conductor infinito recto no experimentará un par en un campo magnético uniforme. Solo experimentará una fuerza neta basada en su orientación. Y entonces no tiene un momento magnético neto.

Pero no puedo visualizar cómo se comportará un toroide en un campo magnético externo uniforme. Dado que la respuesta a la pregunta anterior dice que un toroide no tiene un momento dipolar magnético, puedo concluir que no experimenta un par. Pero, ¿experimenta una fuerza neta? Explique cómo se comporta un toroide en un campo magnético externo en el nivel básico de cada bucle de alambre.

Primero, todas las fuentes fundamentales conocidas de magnetismo son, en primera aproximación, dipolos magnéticos. Todavía no hay observaciones de monopolos magnéticos libres. En segundo lugar, un cable infinito puede no tener, estrictamente hablando, un momento magnético neto, pero ¿cómo se supone que fluye la corriente en un circuito abierto? Es efectivamente antifísico en ese sentido. En tercer lugar, no está claro lo que preguntas... ¿Qué es exactamente el toroide? ¿Hay corriente?
@GRAMO. Bergeron 1. Todas las fuentes de magnetismo son dipolos magnéticos o configuraciones magnéticas sin polos. El toroide y los conductores portadores de corriente infinitos rectos son ejemplos de los últimos. 2. La corriente puede fluir a través de un cable recto que tiene depósitos de carga +ve y -ve en cada extremo que no están conectados entre sí. ¿No es eso físicamente posible? (pero entiendo que no puede ser infinito). 3. Gracias por avisarme. He actualizado la pregunta.
En primer lugar, es completamente falso que todas las fuentes de magnetismo vienen como dipolos o sin polos (a menos que el campo sea cero). El significado de los polos tiene su origen en la expansión multipolar y, por lo tanto, requiere que el campo sea asintóticamente cero, lo que no es el caso para objetos de extensión infinita. Un cálculo ingenuo de potencial vectorial con objetos de extensión infinita conduce a resultados absurdos que dependen de la topología del espacio.
El caso de los depósitos de carga conduce a lo que es esencialmente una antena dipolo y, si bien es cierto que puede no tener un momento dipolar, tendrá momentos multipolares superiores distintos de cero. Pero ahora, habrá un par neto de un campo magnético externo. Para el caso de un toroide perfecto, aunque el campo magnético externo se esté desvaneciendo, habrá momentos multipolares de todos los órdenes. Ver en.wikipedia.org/wiki/Toroidal_inductors_and_transformers

Respuestas (1)

Un toro puede ser un objeto magnetizable; lo que describe es un devanado similar a un solenoide doblado en forma toroidal. Entonces, la corriente está circulando por el orificio del toro, en una ruta de diámetro menor. Tal corriente se llama 'poloidal'. toroidal y poloidal

Esa corriente es una geometría magnética autoprotegida (y los toroides con devanados para crear corriente poloidal son muy apreciados como inductores, porque no aceptan interferencias externas ni irradian). Y, sí, el hecho de que no se acople ningún campo externo significa que no hay par o fuerza neta.

Hay otra propiedad útil, en la que un toro magnetizable de herida poloidal puede conducirse de manera no lineal debido al campo externo agregado que satura el material magnetizable. Tal saturación desequilibra el flujo en el toro y crea un acoplamiento (que puede usarse para detectar el campo externo). Este es el principio en el que se basa la detección del campo magnético de puerta de flujo.

Para 1: Gracias por aclarar qué es un toroide. Para 2: Entiendo por qué un toroide no irradia un campo magnético de la Ley de circuitos de Ampere. Pero explique por qué y cómo el toroide no acepta interferencias externas. También explique qué significa acoplamiento de campo externo. Párrafo 3: idea interesante. ¿Puede sugerirme fuentes para leer para obtener una mejor comprensión de lo que ha dicho? PD: estoy en la escuela secundaria. Lo siento si mis preguntas parecen ingenuas. :)
Bueno. Una corriente poloidal alrededor de una forma toroidal no tiene monopolo, dipolo u otro campo B externo. Debido a esto, por la tercera ley de Newton, no puede ejercer una fuerza magnética sobre un imán externo (porque la 'fuerza de reacción opuesta e igual sobre el imán externo no puede provenir de un campo magnético del toroide).
En cuanto a la interferencia externa, la conexión entre el magnetismo de una corriente poloidal (no tengo que decir 'corriente toroidal' porque eso significa una corriente circular que SÍ crea un campo magnético externo) está rota; así como no ejerce fuerza fuera del toro, no puede tener la reacción 'igual y opuesta' a una fuerza magnética del exterior. No estoy seguro de cómo obtener una mejor comprensión de esto; me tomó algunos años de universidad y posgrado.
La ilustración muestra un devanado que además de ir en forma de polo, da una vuelta (bueno, el 95% de una vuelta) en la dirección toroidal al mismo tiempo. Eso significa que no es un devanado puramente sin intersección.
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