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Corrientes e imanes

He visto este vídeo en YouTube de Sixty Symbols titulado " Corrientes e imanes ". En el vídeo, el profesor demuestra la expansión de un cable debido a la corriente que lo calienta y también demuestra cómo la corriente interactúa con un imán. Quiero preguntar sobre la interacción magnética.

Alrededor del minuto 2:28 muestra cómo la orientación del imán con respecto al cable/corriente determina si el cable es repelido o atraído. Parece que, matemáticamente, si el alambre es atraído o empujado está determinado por el producto cruzado entre el vector del flujo de la corriente, $\vec{c}$ y el vector del campo magnético, $\vec{m}$ .

Sin embargo, el producto cruzado no es conmutativo (el orden de los operandos es importante). ¿Qué determina que deba cruzar $\vec{c}$ con $\vec{m}$ o si los cruza al revés?

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akhmeteli Puntos 10362

Existe una expresión para la fuerza de Lorentz sobre una carga en un campo magnético. Esta expresión se basa en hechos experimentales, y el orden en el producto vectorial de la velocidad de la carga y el campo magnético es fijo.

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heathrow Puntos 25

La diferencia en los dos órdenes es un signo menos, y se trata de una convención humana arbitraria para etiquetar los campos magnéticos mediante vectores.

Cuando tienes una corriente fluyendo en una espira, el campo magnético producido en el centro de la espira es, por convención, la dirección de tu pulgar cuando pones los dedos alrededor de la espira. Cuando tienes una corriente y un campo, si pones el pulgar en la dirección de la corriente, y los dedos en la dirección del campo, obtienes la fuerza. Esto resuelve la ambigüedad de signos por la que preguntabas.

Estas definiciones requieren una mano para definirlas, por lo que no son invariables a la reflexión izquierda-derecha. Pero los fenómenos experimentales son invariantes bajo la reflexión izquierda-derecha. Si se quiere describir el electromagnetismo con cantidades naturales que son obviamente invariantes a la izquierda-derecha, se puede utilizar el tensor magnético, que se define como un tensor antisimétrico con componentes:

$$ B_{ij} = \epsilon_{ijk} B_k $$

Cuando la suma está implícita, y el $\epsilon$ es el tensor de 3 índices totalmente antisimétrico. Este punto de vista representa un campo magnético en la dirección z como un pequeño remolino en el plano x-y, con una orientación. Cuando se tiene una corriente, ésta se gira en la dirección del vaivén. Esta es la descripción manifiestamente invariante izquierda-derecha del electromagnetismo, que no se presenta en los libros elementales.

Es automático en la relatividad, ya que el campo B está en las partes espacio-espaciales del tensor de Faraday, por lo que automáticamente tiene esta descripción correcta.

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Ragnar123 Puntos 66

La fuerza viene dada por dF=I dlxB, por lo que no hay ambigüedad. I flujo de corriente (escalar) dl: elemento de la longitud del cable (vector) B: Campo magnético (vector)

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