Dipolo magnético
De Laplace
(→Demostración detallada) |
(→Demostración detallada) |
||
| Línea 48: | Línea 48: | ||
\frac{1}{r}+\frac{\mathbf{r}\cdot\mathbf{r}'}{r^3}+\cdots</math></center> | \frac{1}{r}+\frac{\mathbf{r}\cdot\mathbf{r}'}{r^3}+\cdots</math></center> | ||
| - | El segundo paso es sustituir esto en la expresión del potencial vector. | + | El segundo paso es sustituir esto en la expresión del potencial vector. Nos queda |
| + | |||
| + | <center><math>\mathbf{A}=\frac{\mu_0I}{4\pi}\left(\oint\frac{\mathrm{d}\mathbf{r}'}{r}+\oint\frac{(\mathbf{r}\cdot\mathrm{r}')\mathrm{d}\mathbf{r}'}{r^3}+\cdots\right)</math></center> | ||
| + | |||
| + | Estas integrales son sobre la variable <math>\mathbf{r}'</math>, así que <math>\mathbf{r}</math> es una constante en ellas y puede ser extraído en la medida de lo posible | ||
| + | |||
| + | <center><math>\mathbf{A}=\frac{\mu_0I}{4\pi}\left(\frac{1}{r}\oint\mathrm{d}\mathbf{r}'+\frac{1}{r^3}\oint(\mathbf{r}\cdot\mathrm{r}')\mathrm{d}\mathbf{r}'+\cdots\right)</math></center> | ||
| + | |||
| + | La primera de estas dos integrales es el desplazamiento neto al recorrer una curva cerrada, por lo que se anula identicamente, | ||
| + | |||
| + | <center><math>\oint \mathrm{d}\mathbf{r}'=\left.\mathbf{r}'\right|_{\mathbf{r}_0}^{\mathbf{r}_0}=\mathbf{0}</math></center> | ||
| + | |||
| + | Lo que nos dice este resultado, de nuevo, es que el campo magnético de corrientes estacionarias, no posee término monopolar, esto es, que el campo de corrientes no equivale al campo de cargas magnéticas (''[[monopolo magnético|monopolos]]''). | ||
==Momento dipolar magnético== | ==Momento dipolar magnético== | ||
Revisión de 16:56 26 mar 2009
Contenido |
1 Desarrollo multipolar magnético
Supongamos que tenemos una distribución de corriente estacionaria que ocupa una pequeña región del espacio y queremos hallar el campo en puntos alejados.
Cuando se dice “una pequeña región del espacio” se entiende que comparada con la distancia al punto de observación. Matemáticamente:
Como con el campo eléctrico, la idea del desarrollo multipolar es hacer un cálculo aproximado, más sencillo que la integral exacta (la cual puede ser imposible de calcular) mediante el empleo de una serie de Taylor. Partimos de la expresión del potencial vector para el caso de una espira
Aplicando el desarrollo del binomio de Newton
resulta (de forma no trivial) la expresión aproximada para el potencial vector
donde
es el momento magnético dipolar de la espira.
1.1 Demostración detallada
La obtención de la expresión aproximada del potencial vector no es elemental.
Para empezar hay que justificar el desarrollo de 
. Para ello observamos que se puede escribir como
y sacando factor común un r2 de la raíz
Hasta aquí no hay aproximación alguna. Observamos que en el último factor tenemos 1 más algo mucho más pequeño que la unidad (pues 
). La fórmula general del binomio de Newton nos dice que si 
Aplicando esto al resultado anterior
pero de hecho, el segundo de los dos sumandos del paréntesis también es de orden δ2, por lo que podemos despreciarlo y reducir el desarrollo a
El segundo paso es sustituir esto en la expresión del potencial vector. Nos queda
Estas integrales son sobre la variable 
, así que 
es una constante en ellas y puede ser extraído en la medida de lo posible
La primera de estas dos integrales es el desplazamiento neto al recorrer una curva cerrada, por lo que se anula identicamente,
Lo que nos dice este resultado, de nuevo, es que el campo magnético de corrientes estacionarias, no posee término monopolar, esto es, que el campo de corrientes no equivale al campo de cargas magnéticas (monopolos).
