ELECTRO-MAGNETISMO
El electromagnetismo es la
parte de la electricidad que estudia la relación entre los fenómenos
eléctricos y los fenómenos magnéticos. Los fenómenos eléctricos y
magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su
relación fue descubierta por casualidad.
Así, hasta esa fecha el
magnetismo y la electricidad habían sido tratados como fenómenos distintos y
eran estudiados por ciencias diferentes. Sin embargo, esto cambió a partir del
descubrimiento que realizó Hans Chirstian Oersted , observando que la aguja de
una brújula variaba su orientación al pasar corriente a través de un conductor
próximo a ella. Los estudios de Oersted sugerían que la electricidad y el
magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno: las fuerzas
magnéticas proceden de las fuerzas originadas entre cargas eléctricas en
movimiento.
El electromagnetismo es la
base de funcionamiento de todos los motores eléctricos y generadores eléctricos.
Orígenes del
electromagnetismo: El experimento de Oersted
Esta relación entre la
electricidad y el magnetismo fue descubierta por el físico danés Hans
Christian Øersted. Éste observó que si colocaba un alfiler
magnético que señalaba la dirección norte-sur paralela a un hilo
conductor rectilíneo por el cual no circula corriente eléctrica, ésta no sufría ninguna
alteración.
Sin embargo en el momento en
que empezaba a pasar corriente por el conductor, el alfiler magnético se
desviaba y se orientaba hacia una dirección perpendicular al hilo
conductor.
En cambio, si dejaba de pasar
corriente por el hilo conductor, la aguja volvía a su posición inicial.
De este experimento se deduce
que al pasar a una corriente eléctrica por un hilo conductor se
crea un campo magnético.
Una corriente que circula por
un conductor genera un campo magnético alrededor del mismo.
El valor del campo magnético
creado en un punto dependerá de la intensidad del corriente
eléctrico y de la distancia del
punto respecto el hilo, así como de la forma que tenga el conductor por donde
pasa la corriente eléctrica.
El campo magnético creado por
un elemento de corriente hace que alrededor de este elemento se creen líneas de
fuerzas curvas y cerradas. Para determinar la dirección y sentido del
campo magnético podemos usar la llamada regla de la mano derecha.
La regla de la mano
derecha nos dice que utilizando dicha mano, y apuntando con el dedo
pulgar hacia el sentido de la corriente, la curvatura del resto de dedos nos
indicará el sentido del campo magnético
- En el caso de un
hilo conductor rectilíneo se crea un campo magnético
circular alrededor del hilo y perpendicular a él.
- Cuando tenemos un hilo
conductor en forma de espira, el campo magnético será
circular. La dirección y el sentido del campo magnético depende del
sentido de la corriente eléctrica.
- Cuando tenemos un hilo
conductor enrollado en forma de hélice tenemos una bobina o solenoide.
El campo magnético en su interior se refuerza todavía más en existir más
espiras: el campo magnético de cada espira se suma a la siguiente y se
concentra en la región central.
Espira por la cual circula una
corriente, esta corriente genera un campo magnético a su alrededor
Una aplicación muy común de
las bobinas es utilizarlas como electroimanes. Este tipo
de electroimanes consiste en una bobina, por donde circula una corriente
eléctrica, y un núcleo ferromagnético, colocado en el interior de la bobina.
Cuando por la bobina circula una corriente eléctrica, el núcleo de hierro se
convierte en un imán temporal. Cuantas más espiras tenga la bobina, mayor será
su campo magnético.
Cuando una carga eléctrica está en movimiento crea
un campo eléctrico y un campo magnético a su
alrededor.
Así pues, este campo magnético
realiza una fuerza sobre cualquier otra carga eléctrica que esté situada dentro
de su radio de acción. Esta fuerza que ejerce un campo magnético será la fuerza
electromagnética.
Si tenemos un hilo conductor
rectilíneo por donde circula una corriente eléctrica y que atraviesa un campo
magnético, se origina una fuerza electromagnética sobre el hilo.
Esto es debido a que el campo magnético genera fuerzas sobre cargas
eléctricas en movimiento.
Si en lugar de tener un hilo
conductor rectilíneo tenemos un espiral rectangular, aparecerán un par
de fuerzas de igual valor pero de diferente sentido situadas sobre los
dos lados perpendiculares al campo magnético. Esto no provocará un
desplazamiento, sino que la espira girará sobre si misma.
Espira rectangular girando de
un campo magnético
La dirección de esta fuerza
creada se puede determinar por la regla de la
mano izquierda.
- Si la dirección de la
velocidad es paralela a la dirección del campo magnético, la fuerza se anula
y la trayectoria de la partícula será rectilínea.
- Si la dirección de la
velocidad es perpendicular al campo magnético la fuerza vendrá dada por la
expresión:
Y si esta fuerza es
perpendicular al plano formado por la velocidad y el campo magnético, la
partícula entonces describirá una trayectoria circular.
- Si la dirección de la
velocidad es oblicua a la del campo magnético, la partícula describirá una
trayectoria en espiral.
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