Fuerzas entre Corrientes Paralelas: Definición del Amperio

Fuerzas entre Corrientes Eléctricas

Caso de Dos Hilos Rectos, Paralelos e Infinitos

Explicación de las Fuerzas Magnéticas entre Corrientes: Las corrientes eléctricas ejercen fuerzas magnéticas entre sí debido al movimiento de las cargas. Una carga en movimiento crea un campo magnético que, a su vez, ejerce una fuerza sobre otra carga en movimiento.

Ecuación de Lorentz: Partiendo de la ecuación de Lorentz, podemos analizar las fuerzas entre dos hilos rectos, paralelos e infinitos que transportan corrientes paralelas o antiparalelas.

Caso 1: Corrientes Paralelas

Supongamos dos conductores rectilíneos y paralelos separados por una distancia r, por los que circulan corrientes I₁ e I₂ en el mismo sentido. Cada conductor se encuentra dentro del campo magnético creado por el otro, por lo que cada uno estará sometido a una fuerza magnética.

El conductor 1 crea un campo magnético B₁ a su alrededor, descrito por la ley de Biot y Savart. En el punto P2, situado a una distancia r donde se encuentra el conductor 2, este campo magnético vale:

B₁ = (μ₀I₁) / (2πr)

Este campo magnético ejerce una fuerza F_2,1 sobre el conductor 2, dada por la fuerza de Lorentz aplicada a un conductor:

F_2,1 = I₂ * L * B₁= (μ₀I₁I₂L) / (2πr)

El conductor 2 crea a su vez un campo magnético B₂ en el punto P1, donde se encuentra el conductor 1, que vale:

B₂ = (μ₀I₂) / (2πr)

La fuerza F_1,2 a la que está sometido el conductor 1 será:

F_1,2 = I₁ * L * B₂= (μ₀I₁I₂L) / (2πr)

Ambas fuerzas, F_1,2 y F_2,1, tienen el mismo módulo, la misma dirección, pero sentido opuesto. En resumen: dos conductores paralelos e indefinidos por los que circulan corrientes en el mismo sentido se atraen.

Caso 2: Corrientes Antiparalelas

Si las corrientes son de sentido contrario, ambos conductores se repelen, con el mismo módulo de la fuerza que en el caso anterior.

Fuerza por Unidad de Longitud

La fuerza por cada metro de conductor (F/L) con la que se atraen o repelen los conductores será:

F/L = (μ₀I₁I₂) / (2πr)

Definición de Amperio

El hecho de que dos conductores paralelos ejerzan fuerzas de atracción o repulsión entre sí se ha tomado como criterio para definir la unidad de intensidad de corriente en el Sistema Internacional (SI):

Amperio: Es la corriente que, circulando por dos conductores paralelos e indefinidos separados por una distancia de un metro, en el vacío, produce sobre cada conductor una fuerza de 2 * 10^-7 N por metro de longitud.