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Cilindro imanado en dirección acimutal

De Laplace

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}= -C\rho\mathbf{u}_z\,

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

4 Campos magnéticos

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