martes, 8 de marzo de 2016

LEY DE BIOT-SAVART

En una aproximación magnetostática, el campo magnético puede ser determinado si se conoce la densidad de corriente j:
\mathbf{B}= K_m\int{\frac{\mathbf{j} \times \mathbf{\hat r}}{r^2}dV}
siendo:
  •  \ dV es el elemento diferencial de volumen.
  • K_m = \frac{\mu_0}{4\pi} es la constante magnética.

La divergencia y rotacional de un campo magnético estacionario puede hallarse por simple aplicación de tales operadores a la ley de Biot y Savart

Divergencia

Aplicando el operador gradiente a la expresión, se tiene:
 \nabla \cdot \mathbf B = \frac {\mu_0}{4\pi}\int_V \nabla\cdot\left(\mathbf J \times \frac{\mathbf{\hat r}}{r^2}\right)\ dV'
Dado que la divergencia se aplica en un punto de evaluación del campo independiente de la integración de  \mathbf J  en todo el volumen, el operador no afecta a  \mathbf J . Aplicando la correspondiente identidad vectorial:
 \nabla \cdot\mathbf  B=-\frac {\mu_0}{4\pi}\int_V \mathbf J \cdot \left[\nabla \times\nabla\left(\frac{1}{r}\right)\right]\ dV'
Dado que:
\nabla \times\nabla\left(\frac{1}{r}\right) = 0
se tiene:
 \nabla\cdot\mathbf B=0

Rotacional

Aplicando el operador rotacional tenemos:
 \nabla \times\mathbf B=\frac {\mu_0}{4\pi}\int_V \nabla\times\left(\mathbf J \times \frac{\mathbf{\hat r}}{r^2}\right)dV'
Al igual que ocurría en la divergencia, el operador no afecta a  \mathbf J  ya que sus coordenadas son las del dominio de integración y no las del punto de evaluación del rotacional. Aplicando la correspondiente identidad vectorial y conociendo que  \nabla\cdot\frac{\mathbf{\hat r}}{r^2}=4\pi\delta(r)
 \nabla \times\mathbf B=\frac {\mu_0}{4\pi}\int_V\mathbf J \cdot \left(\nabla\cdot \frac{{\mathbf\hat r}}{r^2}\right)dV' = \mu_0\int_V\mathbf J\ \delta (r)\ dV'
Realizando la integración se obtiene finalmente:
 \nabla \times\mathbf B=\mu_0\cdot\mathbf J
Nótese que el resultado anterior sólo es válido para campos magnéticos estacionarios. Si el campo magnético no fuese estacionario aparecería aparte el término debido a la corriente de desplazamiento.

1 comentario:

  1. hola cual es la propiedad vectorial que usas cuando haces el rotacional de JxR?

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