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Cilindro imanado en dirección acimutal

De Laplace

(Diferencias entre revisiones)
(Superficiales)
(Cargas magnéticas)
Línea 51: Línea 51:
==Cargas magnéticas==
==Cargas magnéticas==
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Las densidades de carga magnética equivalentes a esta magnetización pueden también ser de volumen o superficiales.
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===De volumen===
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En el exterior del cilindro la densidad es nula, por serlo la imanación.
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<center><math>\rho_m = -\nabla\cdot\mathbf{M} = 0</math></center>
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==Campos magnéticos==
==Campos magnéticos==
[[Categoría:Problemas de materiales magnéticos]]
[[Categoría:Problemas de materiales magnéticos]]

Revisión de 10:26 16 nov 2009

Contenido

1 Enunciado

Cuando se tiene un cilindro de un material magnético recorrido por corrientes longitudinales el campo magnético y la imanación van en la dirección acimutal, expresable en cilíndricas o cartesianas como

\mathbf{M}=C\rho\mathbf{u}_\varphi = C(-y\mathbf{u}_x+x\mathbf{u}_y)

Supongamos un cilindro de radio R y longitud L imanado de esta forma.

  1. Calcule las corrientes de imanación equivalentes a esta magnetización.
  2. Halle las cargas magnéticas equivalentes a esta barra.
  3. Determine los campos magnético \mathbf{H} y \mathbf{B} en este sistema.

2 Corrientes de magnetización

2.1 Volumétricas

Las corrientes de magnetización en el volumen se calculan como

\mathbf{J}_m = \nabla\times\mathbf{M}\,

Estas corrientes son nulas son nulas en el exterior del cilindro, mientras que en el interior puede hallarse el rotacional de la imanación

\mathbf{J}_m = \nabla\times\mathbf{M}=2C\mathbf{u}_z

Resultan corrientes que suben axialmente por el cilindro.

2.2 Superficiales

Las corrientes de magnetización en una interfaz entre dos regiones tienen la forma general

\mathbf{K}_m = \mathbf{n}\times[\mathbf{M}]\,

que, para el caso de que una de las dos regiones sea el vacío, se reduce a

\mathbf{K}_m = \mathbf{M}\times\mathbf{n}\,

siendo \mathbf{n} la normal exterior al volumen imanado. En nuestro caso, tenemos

  • En la base superior \mathbf{n}=+\mathbf{u}_z y
\mathbf{K}_m = \mathbf{M}\times\mathbf{n}= C\rho\mathbf{u}_\rho\,
  • En la base inferior \mathbf{n}=-\mathbf{u}_z y
\mathbf{K}_m = \mathbf{M}\times\mathbf{n}= -C\rho\mathbf{u}_\rho\,
  • En la cara lateral \mathbf{n}=\mathbf{u}_\rho
\mathbf{K}_m = \mathbf{M}\times\mathbf{n}= -CR\mathbf{u}_z\,

Nótese que deben sustituirse las coordenadas por su valor en la superficie. En los dos primeros casos, ρ varía desde 0 a R, por lo que se deja como variable, pero para la cara lateral posee un valor constante ρ = R, que debe sustituirse.

Las corrientes de magnetización en este sistema suben por el interior del volumen, van radialmente hacia la superficie exterior por la cara superior, bajan por la cara lateral y vuelven radialmente hacia adentro por la base inferior. El resultado son líneas de corriente cerradas en torno a la imanación.

3 Cargas magnéticas

Las densidades de carga magnética equivalentes a esta magnetización pueden también ser de volumen o superficiales.

3.1 De volumen

En el exterior del cilindro la densidad es nula, por serlo la imanación.

\rho_m = -\nabla\cdot\mathbf{M} = 0

4 Campos magnéticos

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