SINTESIS

·        Campo magnético producido por una corriente

Una corriente eléctrica crea a su alrededor un campo magnético al observar que una aguja imantada, colocada cerca de un conductor rectilíneo, se desvía de su posición de equilibrio norte-sur cuando por el conductor circula una corriente. Esto se debe a que esta última genera un campo magnético que interactúa con la aguja.

El campo magnético producido puede analizarse para el estudio como si se tratara del campo creado por un imán, de tal manera que sea posible obtener su espectro y observar sus efectos.

Campo magnético producido por un conductor recto.

Se atraviesa el conductor rectilíneo con un cartón horizontal rígido. En el momento en que circula la corriente por el conductor, se espolvorea el cartón con limadura de hierro y se observa que estas forman circunferencias concéntricas con el alambre.

Se determina con la expresión matemática:

B = mI/2p r

Campo magnético producido por una espira

Una espira se obtiene al doblar en forma circular un conductor recto. El espectro del campo magnético creado por esta, se origina por líneas cerradas que rodean a la corriente y por una línea recta que es el eje central del círculo seguido por la corriente. La dirección de la inducción magnética es siempre perpendicular al plano en el cual se encuentra la espira.

Se usa la siguiente expresión de la inducción del flujo (B) en el centro de una espira:

B = mI/ 2r

Campo magnético producido por un solenoide

Un solenoide se obtiene al enrollar un alambre en forma helicoide. Cuando una corriente circula a través de solenoide, las líneas de fuerza del campo magnético generado se asemejan al campo producido por un imán en forma de barra. En su interior las líneas de fuerza son paralelas y el campo magnético es uniforma. Para determinar cuál es el polo norte de un solenoide se aplica la regla de la mano izquierda.

Para calcular el valor de la inducción magnética o densidad de flujo B en el interior de un solenoide, se utiliza la expresión matemática:

B = NmI/ L

·        Fuerzas sobre cargas en movimiento dentro de campos magnéticos.

Todo conductor por el cual circula una corriente eléctrica está rodeado de un campo magnético.

Cuando un electrón en movimiento con su propio campo magnético penetra en forma perpendicular dentro de otro campo producido por un imán o una corriente eléctrica, los dos campos magnéticos interactúan entre sí, los campos magnéticos actúan sobre las partículas cargadas desviándolas de su trayectoria a consecuencia del efecto de una fuerza magnética llamada fuerza de ampere.

 La partícula se desvía y sigue una trayectoria circular. Cuando una carga se mueve paralelamente a las líneas magnéticas del campo no sufre ninguna desviación. Si la trayectoria de la partícula es en forma oblicua con una cierta inclinación respecto a las líneas de fuerza de un campo magnético, la partícula cargada se desviaría y describiría una trayectoria en forma de espiral.

Fuerza sobre un conductor por el que circula una corriente.

Un conductor es un hilo o alambre por el cual circula una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre por el que circula una corriente eléctrica.
Se determina con la expresión matemática:
F = BIL

Fuerza magnética entre dos conductores paralelos por los que circula una corriente.

En virtud de que una carga en movimiento genera a su alrededor un campo magnético, cuando dos cargas eléctricas se mueven en forma paralela interactúan sus respectivos campos y se produce una fuerza magnética entre ellas. La fuerza magnética es de atracción si las cargas que se mueven paralelamente son del mismo signo y se desplazan en igual sentido, o bien, cuando las cargas son de signo y movimiento contrario. Evidentemente, la fuerza magnética será de repulsión si las cargas son de igual signo contrario y su dirección es en el mismo sentido.

·        Fuerza magnética

La fuerza magnética es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorenz que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.

Las fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magnética entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen micros corrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo magnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo.

·        Inducción electromagnética y aplicaciones

Inducción electromagnética

La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. El descubrimiento por Faraday y Henry de este fenómeno introdujo una cierta simetría en el mundo del electromagnetismo. Maxwell consiguió reunir en una sola teoría los conocimientos básicos sobre la electricidad y el magnetismo. Su teoría electromagnética predijo, antes de ser observadas experimentalmente, la existencia de ondas electromagnéticas. Hertz comprobó su existencia e inició para la humanidad la era de las telecomunicaciones.

Aplicaciones del electromagnetismo

Antes del descubrimiento de la inducción electromagnética, la única fuente de energía era la pila de Volta o la de Daniell, que producían energía cara y en pequeñas cantidades.

Gracias a la inducción electromagnética, una gran cantidad de trabajo mecánico puede transformarse en energía eléctrica de forma rápida y económica, induciendo una corriente en un circuito.

Algunos fenómenos basados en la inducción electromagnética son el funcionamiento de generadores y motores eléctricos.

La energía eléctrica es la forma de energía más consumida, pues se puede producir y distribuir de forma económica y es muy versátil. Es transportada y distribuida en la instalación eléctrica para su utilización.

Los alternadores transforman grandes cantidades de trabajo mecánico en electricidad y los transformadores permiten la distribución eficaz de esta electricidad. Ambos dispositivos son aplicaciones directas de la inducción electromagnética, pero también lo son las dinamos, los micrófonos…, e incluso las guitarras eléctricas.

  Trenes de levitación magnética. Estos trenes no se mueven en contacto con los rieles, sino que van “flotando” a unos centímetros sobre ellos debido a una fuerza de repulsión electromagnética. Esta fuerza es producida por la corriente eléctrica que circula por unos electroimanes ubicados en la vía de un tren, y es capaz de soportar el peso del tren completo y elevarlo.
  Timbres. Al pulsar el interruptor de un timbre, una corriente eléctrica circula por un electroimán creado por un campo magnético que atrae a un pequeño martillo golpea una campanilla interrumpiendo el circuito, lo que hace que el campo magnético desaparezca y la barra vuelva a su posición. Este proceso se repite rápidamente y se produce el sonido característico del timbre.
  Motor eléctrico. Un motor eléctrico sirve para transformar electricidad en movimiento. Consta de dos partes básicas: un rotor y un estator. El rotor es la parte móvil y está formado por varias bobinas. El estator es un imán fijo entre cuyos polos se ubica la bobina. Su funcionamiento se basa en que al pasar la corriente por las bobinas, ubicadas entre los polos del imán, se produce un movimiento de giro que se mantiene constante, mediante un conmutador, generándose una corriente alterna.
  Transformador. Es un dispositivo que permite aumentar o disminuir el  voltaje de una corriente alterna. Está formado por dos bobinas enrolladas en torno a un núcleo o marco de hierro. Por la bobina llamada  primario circula la corriente cuyo voltaje se desea transformar,  produciendo un campo magnético variable en el núcleo del hierro. Esto induce una corriente alterna en la otra bobina, llamada secundario, desde donde la corriente sale transformada. Si el numero de espiras del  primario es menor que el del secundario, el voltaje de la corriente aumenta, mientras que, si es superior, el voltaje disminuye.

·        Leyes del electromagnetismo

LEY DE FARADAY

La ley de inducción electromagnética de FARADAY, que es una de las ecuaciones fundamentales de electromagnetismo.

Algunos de Los experimentos fueron llevados por MICHAEL FARADAY en Inglaterra en 1813 y por, JOSEPH HENRY en los Estados Unidos aproximadamente en la misma época.

Se tienen las terminales de una bobina conectada en un galvanómetro. Normalmente no sería de esperarse que este instrumento se desvía debido a que no hay fuerza electromotriz en este circuito pero si se introduce un imán recto en la bobina con su polo norte dirigiéndose a ella, ocurre una cosa notable mientras que el imán se va moviendo, el galvanómetro se desvía, poniendo de manifiesto que está pasando una corriente por la bobina. Si el imán se sostiene fijo con respecto a la bobina, el galvanómetro no se desvía si el imán se mueve alejándose de la bobina el galvanómetro se desvía pero en sentido contrario, lo cual hay que decir que la corriente en la bobina está en sentido contrario si se usa el extremo del polo sur de un imán en lugar de extremos norte el experimento resulta igual pero las desviaciones son exactamente al contrario.

Otros experimentos muestran que lo que importa es el movimiento relativo del imán y de la bobina no importa que el imán se mueva hacia la bobina o la bobina hacia el imán.
La corriente que aparece en este experimento se llama corriente inducida y se dice que es producida por una fuerza electromotriz inducida. FARADAY pudo deducir de experimentos como está la ley que da su magnitud y dirección.
LEY DE LENZ

El físico Ruso Henrich Lenz (1804-1865) enuncio una ley sobre inducción magnética que lleva su nombre.

De acuerdo con esta ley de Lenz, el sentido de la corriente requerida para provocar el movimiento del campo magnético que la ha engendrado.

En la ley de Lenz la corriente inducida en la bobina es tal que el campo magnético del imán que la genera. La corriente inducida en el circuito genera un campo magnético que de acuerdo con la ley de Lenz se opone a la variación del flujo magnético, porque de no ser así el campo magnético de la corriente inducida aumentaría la variación del flujo magnético y produciría una corriente mayor.

LEY DE GAUSS PARA CAMPOS ELÉCTRICOS

El campo eléctrico se origina en las cargas eléctricas, y que la fuerza de este campo disminuye conforme te alejas de esa carga eléctrica

Su ecuación matemáticamente seria:

DIvE=rho/ (epsilón)

LEY GAUSS PARA FUENTES MAGNÉTICAS

Un campo magnético B no tiene una fuente de origen como el campo eléctrico. Esta ley establece que las líneas de campo magnético no tienen principio ni fin, o sea que siempre forman trayectorias cerradas. Esto equivale a decir que no existen monopolos magnéticos (polos N y S separados), sino que siempre están unidos como pares N-S.

Su ecuación es:

DIv:B=0

LEY DE AMPERE

Una corriente eléctrica o un campo eléctrico que cambia con el tiempo, pueden producir un campo magnético, como en un electroimán.

Su ecuación es:

Rot B = (mu0)J+(mu0)(epsilon0)(dE/dt)