El solenoide... ¿es infinito?

• Autores: Franqueiro, María Luz; Manestar, Gastón; Poggio, Eduardo; Raffa, Gabriel; Mesaros, Mariana; Perez, Liliana Inés; Santiago, Guillermo Daniel
• Año de publicación: 2009
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Fuente: An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) 2009;01(21):1-9
• Materia: LEY DE BIOT Y SAVART; LEY DE AMPERE; CAMPO MAGNETICO; SOLENOIDE; BIOT AND SAVART ́S LAW; AMPERE ́S LAW; MAGNETIC FIELD; SOLENOID
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Habitualmente, en los cursos de Electricidad y Magnetismo, el cálculo del campo magnético generado por una bobina de sección circular es abordado usando muchas pero no especificadas aproximaciones, tanto desde la Ley de Biot y Savart como desde la Ley de Ampère (considerando materiales lineales). En el primer caso se considera un modelo de solenoide finito o infinito como superposición de “muchas” espiras y se usa el resultado del campo generado en el eje para una espira circular por la que circula corriente. De este modelo se obtiene un resultado para la determinación del campo magnético en el eje del solenoide que se supone también válido para todo punto dentro del mismo despreciando efectos de borde. En el segundo, se supone que el solenoide es infinito o que se desprecian efectos de borde y se acepta como “acto de fe” que el campo fuera del solenoide puede considerarse nulo. En este trabajo, realizado entre docentes y alumnos ya formados, proponemos una manera poco usual de abordar la enseñanza del problema en las clases de Física II de la Facultad de Ingeniería de la UBA y comparar los resultados analíticos con resultados numéricos obtenidos a partir de programas comerciales. También se muestran distintos métodos de resolución, dejando en claro las suposiciones que se hacen para usar cada modelo, y se propone un análisis de las ventajas y desventajas de la enseñanza de cada uno desde el punto de vista didáctico
In elementary Electricity and Magnetism courses the magnetic field of a solenoid is computed using either the Biot & Savart’s Law or the Ampère’s Law (considering linear materials), assuming many -but not clearly specified- approximations. In the first case, a finite of infinite solenoid is modeled through the superposition of “a lot” of loops, and the generated magnetic field is computed on the axis using the expression for a single coil. Then the obtained result is assumed valid for every point inside the solenoid, not taking into account edge effects. In the second case, it is supposed that the solenoid is infinite or that edge effects can be neglected, and it is accepted that the magnetic field outside the solenoid vanishes. In this paper, made by professors and formed students, we propose an unusual way to approach the teaching of the problem that can be used in the Physics II courses at the Engineering School of Buenos Aires University. We compare the analytical expressions with numerical results obtained using commercial software. The different resolution strategies are analyzed, clarifying the assumptions made for each model. Also, the advantages and disadvantages of each of them from a didactic point of view are presented
Fil: Franqueiro, María Luz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física (UBA-FI). Buenos Aires. Argentina
Fil: Manestar, Gastón. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física (UBA-FI). Buenos Aires. Argentina
Fil: Poggio, Eduardo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física (UBA-FI). Buenos Aires. Argentina
Fil: Raffa, Gabriel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física (UBA-FI). Buenos Aires. Argentina
Fil: Mesaros, Mariana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física (UBA-FI). Buenos Aires. Argentina
Fil: Perez, Liliana Inés. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física (UBA-FI). Buenos Aires. Argentina
Fil: Santiago, Guillermo Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física (UBA-FI). Buenos Aires. Argentina