La ley de Ampère es una ley que forma parte de las 4 ecuaciones de Maxwell y esta sustituyó la ley de Biot-Savart. La ley se descubrió en 1826 por André-Marie Ampère y se encarga de conectar la intensidad de corriente eléctrica y el campo magnético que produce. Esta ley nos permite calcular el campo magnético mediante las corrientes eléctricas. A diferencia de los campos eléctricos, las líneas del campo magnético no son conservativas, en otras palabras, la circulación en una línea cerrada no es nula. Es decir, que el flujo del rotacional del campo magnético a través del interior de la curva es proporcional al de la densidad de corriente, y dado que el rotacional del campo magnético no es nulo, es un campo no conservativo.
Fundamentos teóricos y la deducción de la ley
En 1820, Hans Christian Ørsted realizó un experimento crucial en el estudio del electromagnetismo: al conectar un circuito con una pila y un cable, observó que alrededor del cable aparecía un campo magnético que podía hacer girar una aguja imantada. Cuando estos resultados llegaron a Francia despertaron un enorme interés en André-Marie Ampère. En 1826 publicó una ley matemática que explicaba la experiencia de Ørsted y muchas otras: una ley matemática que postulaba las corrientes eléctricas como las fuentes del campo magnético. La ley de Ampère también puede derivarse directamente de la ley de Biot-Savart.
La ley de Ampère establece que la integral de línea de B alrededor de una trayectoria cerrada es proporcional a la corriente total que pasa por cualquier superficie abierta cuyo perímetro es la trayectoria de integración:
∮B·dl = μ₀IT
- La primera integral, la parte izquierda de la fórmula, representa la circulación que se encuentra en las líneas de campo en su trayectoria cerrada.
- El "dl" hace referencia al vector tangente del recorrido seleccionado en cada punto.
- μ₀ es la permeabilidad magnética que se encuentra en el vacío.
- IT es la intensidad de corriente neta.
La corrección de Maxwell
Posteriormente, Maxwell corrigió la ley de Ampère al darse cuenta de que los campos magnéticos, al igual que las corrientes eléctricas, se ven modificados con el tiempo. El último término, el añadido por Maxwell, está relacionado con las variaciones en el tiempo del campo eléctrico. De este modo, la ley de Ampère no es completa por sí sola. Ahora sí está completa, y ves el porqué del nombre de ley de Ampère-Maxwell: ambos científicos contribuyeron parte de ella. Como puedes ver, esta ecuación nos informa sobre el rotacional del campo magnético, es decir, sobre el modo en el que las líneas de campo “giran” alrededor de cada punto del espacio.
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Aplicaciones de la ley de Ampère
La ley de Ampère nos permite conocer el campo magnético de un hilo conductor, un cable cilíndrico de radio o un solenoide. Esta ley se puede destinar para electroimanes, generadores, transformadores y motores.
Ejemplos de aplicación
| Aplicación | Descripción |
|---|---|
| Hilo infinito | Campo magnético creado por un hilo infinito por el que circula una corriente I a una distancia r. |
| Solenoide ideal | Bobina de longitud grande cuyas espiras están muy juntas; el campo es proporcional a la corriente y al número de vueltas. |
| Cable grueso | Permite calcular el campo magnético dentro (r ≤ a) y fuera de un cable con corriente distribuida uniformemente. |
Para determinar si una corriente específica es positiva o negativa, curve los dedos de su mano derecha en la dirección de la trayectoria de integración. Si el sentido por el que circulan las intensidades tiene la misma dirección que el sentido del vector superficie, será positiva. En cambio, se considerará negativa si la dirección es opuesta.
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