Sobre una carga eléctrica en movimiento que atraviese un campo magnético aparece una fuerza denominada Fuerza Magnética. Ésta modifica la dirección de la velocidad, sin modificar su módulo. El sentido se calcula por la regla de la mano derecha (índice = velocidad, mayor = campo, pulgar = fuerza, formando 90 grados entre cada uno de los tres dedos). El sentido de la fuerza es para cargas positivas. Si las cargas son negativas el sentido es el opuesto al obtenido con la regla de la mano derecha.
La Fuerza Magnética
Es posible que te preguntes, ¿cómo funciona la fuerza magnética?. La fuerza magnética
está dirigida de un polo a otro. Un polo puede ser descrito como el punto donde convergen las líneas de fuerza magnética. Como aparece en la imagen, los imanes más sencillos tienen dos polos (esto los hace "di-polos"). Los
planetas pueden tener más de dos polos. Las
"líneas" de campo magnético que aparecen en la imagen, muestran la fuerza magnética, y donde son más fuertes (en rojo) y menos fuerte (en azul).
Esta imagen muestra cómo funciona el magnetismo.
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| En los imanes sencillos, la fuerza magnética trabaja de la siguiente manera: cuando los imanes se acercan, la fuerza los atraerá si los polos son opuestos, es decir, si el polo de uno de los imanes es positivo y el del otro imán es negativo. Si se da esta condición, los dos imanes se verán "forzados" a mantenerse unidos. |
 | Si se trata de unir dos polos de la misma polaridad, la fuerza del magnetismo hará que los dos imanes se rechacen entre sí y no puedan unirse. |
LA INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA |
Cuando movemos un imán permanente por el interior de las espiras de una bobina solenoide (A), formada por espiras de alambre de cobre, se genera de inmediato una fuerza electromotriz (FEM), es decir, aparece una corriente eléctrica fluyendo por las espiras de la bobina, producida por la “inducción magnética” del imán en movimiento.
Si al circuito de esa bobina (A) le conectamos una segunda bobina (B) a modo de carga eléctrica, la corriente al circular por esta otra bobina crea a su alrededor un “campo electromagnético”, capaz de inducir, a su vez, corriente eléctrica en una tercera bobina. |
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Por ejemplo, si colocamos una tercera bobina solenoide (C) junto a la bobina (B), sin que exista entre ambas ningún tipo de conexión ni física, ni eléctrica y conectemos al circuito de esta última un galvanómetro (G), observaremos que cuando movemos el imán por el interior de (A), la aguja del galvanómetro se moverá indicando que por las espiras de (C), fluye corriente eléctrica provocada, en este caso, por la “inducción electromagnética” que produce la bobina (B). Es decir, que el “campo magnético” del imán en movimiento produce “inducción magnética” en el enrollado de la bobina (B), mientras que el “campo electromagnético” que crea la corriente eléctrica que fluye por el enrollado de esa segunda bobina produce “inducción electromagnética” en una tercera bobina que se coloque a su lado.
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El campo magnético del imán en movimiento dentro de la bobina solenoide (A), provoca que, por. “inducción magnética”, se genere una corriente eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) en esa bobina. Si. instalamos al circuito de (A) una segunda bobina (B), la corriente eléctrica que comenzará a circular por. sus espiras, creará un “campo electromagnético” a su alrededor, capaz de inducir, a su vez, pero ahora. por “inducción electromagnética”, una corriente eléctrica o fuerza electromotriz en otra bobina (C). La. existencia de la corriente eléctrica que circulará por esa tercera bobina se podrá comprobar con la ayuda. de un galvanómetro (G) conectado al circuito de esa última bobina. |
leyes
Campo magnético producido por una corriente rectilínea
 | - La dirección del campo en un punto P, es perpendicular al plano determinado por la corriente y el punto.
- Elegimos como camino cerrado una circunferencia de radio r, centrada en la corriente rectilínea, y situada en una plano perpendicular a la misma.
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El campo magnético B es tangente a la circunferencia de radio r, paralelo al vector dl.
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El módulo del campo magnético B tiene tiene el mismo valor en todos los puntos de dicha circunferencia.
La circulación (el primer miembro de la ley de Ampère) vale
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La corriente rectilínea i atraviesa la circunferencia de radio r.
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Despejamos el módulo del campo magnético B.
Llegamos a la expresión obtenida aplicando la ley de Biot.
Podemos generalizar este resultado para establecer la ley de Ampere:
La ley de Gauss nos permitía calcular el campo eléctrico producido por una distribución de cargas cuando estas tenían simetría (esférica, cilíndrica o un plano cargado).
Del mismo modo la ley de Ampère nos permitirá calcular el campo magnético producido por una distribución de corrientes cuando tienen cierta simetría.
Los pasos que hay que seguir para aplicar la ley de Ampère son similares a los de la ley de Gauss.
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Dada la distribución de corrientes deducir la dirección y sentido del campo magnético
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Elegir un camino cerrado apropiado, atravesado por corrientes y calcular la circulación del campo magnético.
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Determinar la intensidad de la corriente que atraviesa el camino cerrado
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Aplicar la ley de Ampère y despejar el módulo del campo magnético.
La inducción electromagnética fue descubierta casi simultáneamente y de forma independiente por Michael Faraday y Joseph Henry en 1830. La inducción electromagnética es el principio sobre el que se basa el funcionamiento del generador eléctrico, el transformador y muchos otros dispositivos. Supongamos que se coloca un conductor eléctrico en forma de circuito en una región en la que hay un campo magnético. Si el flujo F a través del circuito varía con el tiempo, se puede observar una corriente en el circuito (mientras el flujo está variando). Midiendo la fem inducida se encuentra que depende de la rapidez de variación del flujo del campo magnético con el tiempo.
El significado del signo menos, es decir, el sentido de la corriente inducida (ley de Lenz) se muestra en la figura mediante una flecha de color azul..
aplicaciones
Algunos fenómenos basados en la inducción electromagnética son el funcionamiento de generadores y motores eléctricos.
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| CC by Daquella Manera |
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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.
Aplicaciones de la inducción electromagnética
Un generador eléctrico es un dispositivo de una
instalación eléctrica que transforma una determinada forma de energía en energía eléctrica. Si el generador produce corriente eléctrica continua suele recibir el nombre de dinamo y, si produce corriente alterna, se le llama alternador.
En las
centrales eléctricas se produce energía eléctrica a gran escala utilizando una
fuerza electromotriz para mover una turbina unida a un generador eléctrico (alternador). La fuerza que mueve las turbinas puede provenir del agua, el vapor, el viento, etc. Según la fuente de energía primaria que se transforma en energía eléctrica, existen distintos tipos de centrales:
Hidroeléctricas: Las turbinas son movidas por el agua que cae por un desnivel. La energía primaria es energía mecánica (energía potencial del agua).
Térmicas: Las turbinas son movidas por vapor. El calor necesario para obtener vapor procede de la combustión de materiales fósiles, como carbón, petróleo o gas natural.
Nucleares: Las turbinas son movidas por vapor, que se obtiene de la fisión nuclear en un reactor, (energía nuclear).
