Conceptos fundamentales del campo magnético
Campo magnético creado por una corriente circular
Si tomamos un conductor circular, que se denomina espira, y hacemos que por él circule una corriente, se forma un campo magnético en un plano perpendicular al conductor.
Campo magnético creado por un solenoide
Un solenoide es un conductor enrollado de forma helicoidal, por lo que se puede considerar que está constituido por una serie de espiras iguales y paralelas entre sí. El campo magnético creado por un solenoide es idéntico al de un imán de barra.
Electroimán
Se denomina así a un solenoide al que se ha colocado un núcleo de acero dulce en su interior, por lo que se crea un campo magnético mucho más intenso que el que se conseguía con el solenoide únicamente. Sus principales aplicaciones se centran en la construcción de bobinas, fabricaciones de relés e imanes de gran potencia.
Características de los campos magnéticos creados por los solenoides
La inducción magnética aumenta cuando:
- Se aumenta el número de espiras.
- Se aumenta la corriente que circula.
- Se introduce un núcleo de hierro dulce.
Flujo magnético o flujo de inducción
Se denomina así al producto del vector inducción por la superficie en la que se considere dicho flujo.
Ley de Fleming o de la mano izquierda
Si colocamos un conductor por el que circula una corriente eléctrica de intensidad I en posición perpendicular a un campo magnético uniforme (líneas de inducción paralelas), aparecerá una fuerza que tiende a desplazar el conductor en un plano perpendicular a las líneas de inducción (B), cuyo sentido viene determinado por la ley de Fleming. La fuerza (F) con la que el campo magnético hace que se desplace el conductor la cuantificó Laplace y depende de la intensidad de corriente (I), de la longitud (l) del conductor sometida al campo magnético y del valor del propio campo magnético.
Propiedades magnéticas de los materiales
Saturación magnética
Si tomamos un cuerpo permanente y lo sometemos a la acción de un cuerpo magnético cuya intensidad hacemos crecer progresivamente, observamos que la imantación del cuerpo se hace cada vez mayor, o lo que es lo mismo, aumenta su inducción, la cual se relaciona con la intensidad.
Histéresis
Supongamos que una barra de metal permeable a la que sometemos a un campo magnético cuya intensidad podemos variar a nuestra voluntad. Cuando la barra se encuentre fuera del campo, sus dipolos magnéticos (son como diminutos imanes dentro del propio material de la barra) están orientados en todas direcciones y la barra se encuentra desimantada.
Cuando la barra se encuentra dentro del cuerpo magnético, los dipolos se orientan en la misma dirección y la barra se muestra imantada, correspondiendo a mayor intensidad del campo magnético un número más alto de dipolos conectados.
Inducción electromagnética y aplicaciones
Inducción electromagnética
Este fenómeno, demostrado por Faraday, consiste en que cuando un flujo magnético atraviesa una bobina, se genera en esta una corriente eléctrica.
Factores que determinan la inducción electromagnética
Si colocamos un solenoide con sus dos extremos conectados a un galvanómetro, al acercar o alejar un imán al solenoide, la aguja del galvanómetro se desviará en un sentido o en otro, lo cual significa que se ha generado una fuerza electromotriz en el solenoide.
Corriente electromagnética inducida en un conductor
Al mover un conductor en el seno de un campo magnético, este corta las líneas de flujo del campo y, en consecuencia, aparece una fuerza electromotriz inducida en el conductor. La dirección y sentido de esta corriente dependen de la dirección del movimiento y de la dirección del campo magnético. Estas direcciones están relacionadas según la ley de Fleming o de la mano derecha.
Regla de Fleming (mano derecha)
Colocando el dedo índice en la dirección del campo magnético, el dedo pulgar en la dirección del movimiento del conductor, el dedo corazón nos indicará la dirección de la corriente que se induce en el conductor.
Generador elemental
Está constituido por una espira cuadrada cuyos extremos se conectan a dos anillos que forman el colector y a los cuales se acoplan dos escobillas. Estas espiras giran sobre su eje a una velocidad determinada y dentro del campo magnético formado por un imán. Al girar la espira, aparece en ella una fuerza electromotriz que, a lo largo de una vuelta, va cambiando de magnitud y sentido.
Autoinducción de una bobina
Si tomamos una bobina y hacemos que la recorra una corriente I, esta corriente no alcanza su máximo valor de inmediato al cerrar el interruptor, lo cual es debido a que, al empezar a circular la corriente por la bobina, se crea una variación de flujo.