ACCIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO

Hasta ahora hemos comprobado que los campos magnéticos son creados por corrientes eléctricas (leer “el campo magnético” y “creación de un campo magnético”). Vamos a estudiar a continuación cómo actúa un campo magnético sobre la corriente. Para ello, imaginemos el siguiente experimento: un conductor flexible está situado perpendicularmente a las líneas de inducción de un campo magnético constante. Al circular la corriente, el conductor se mueve y, al invertir el sentido de la circulación, el movimiento se produce en sentido contrario. Esto evidencia la existencia de fuerzas creadas por el campo magnético sobre el conductor.

 

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La intensidad de la fuerza que ejerce un campo magnético B sobre un conductor perpendicular a las líneas de inducción por el que circula una intensidad I es proporcional a la longitud del hilo que se encuentra dentro del campo, según la ley de Laplace:

F = 1 • 1 • B

En el caso de un conductor no perpendicular a las líneas del campo hay que añadir el factor sin ϕ, siendo ϕ el ángulo entre el hilo y B, de tal manera que la fuerza es nula para un conductor paralelo al campo. La fuerza tendrá una dirección perpendicular al hilo y al campo.

Fuerza magnética sobre una carga en movimiento

Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas en movimiento. Si consideramos una única carga puntual q que se desplaza por el interior de un campo magnético con una velocidad v, la fuerza que el campo ejerce sobre ella tendrá por módulo:

F = q • v • B • sin ϕ

siendo ϕ y el ángulo entre vy B. Dicha fuerza, llamada deflectora, será perpendicular al campo y también a la velocidad, con lo que la trayectoria de la carga se curvará. En el caso de una carga que penetre normalmente en un campo uniforme, su trayectoria, en el interior del campo, será circular. Como la fuerza se mantiene siempre perpendicular a la trayectoria, el trabajo realizado por un campo magnético sobre una carga en movimiento será nulo. La expresión anterior permite definir el tesla como el campo magnético que ejerce una fuerza de 1 newton sobre una carga de 1 coulomb que se mueva perpendicularmente al campo con una velocidad de 1 metro por segundo (1T = 1N / c • m • s).

Acciones mutuas entre dos corrientes paralelas

Sabemos, por los artículos anteriores (“el campo magnético” y “creación de un campo magnético”), que una corriente eléctrica crea un campo magnético, y acabamos de comprobar que un campo magnético ejerce una fuerza sobre la corriente, con lo cual podemos considerar un efecto directo de corriente a corriente.

 

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Si disponemos dos conductores paralelos y recorridos por interinidades respectivas I1 e I2 la cada uno de ellos crea un campo magnético en los puntos que ocupa el otro conductor, el cual, al ser recorrido por cargas eléctricas, se verá afectado por una fuerza magnética. Si las intensidades tienen el mismo sentido, las fuerzas magnéticas tenderán a acercar entre sí a los conductores, mientras que si los sentidos son contrarios, las fuerzas serán mutuamente repulsivas.

Aparatos eléctricos de medida

Al ser recorrida por la corriente, una bobina de hilo conductor crea un campo magnético cuya intensidad de pende de la intensidad de corriente que circule por la bobina. Si construimos una bobina que pueda girar sobre un eje perpendicular al suyo propio y la colocamos dentro del campo creado por un imán, el dispositivo constituirá un galvanómetro de bobina móvil. Una aguja solidaria con la bobina se desplaza sobre una escala graduada al circular la corriente, indicando su intensidad. Es necesario disponer unos muelles que se opongan al giro y contra los cuales se hace la fuerza, para que devuelvan la aguja a cero al cesar la corriente.

 

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La conexión de resistencias diversas en serie o en paralelo y el calibrado de las diferentes escalas con los valores correspondientes a cada montaje, permiten que un mismo galvanómetro sea utilizado como amperímetro o como voltímetro para valores muy diferentes.

Motor de corriente continua

Repasemos detalladamente el fenómeno ya conocido de una espira recorrida por la corriente y que gira por la acción de un campo magnético.

Las fuerzas sobre los segmentos verticales de la espira tendrán direcciones paralelas, pero sentidos opuestos. Si la espira tiene libertad de giro alrededor del eje, el par de fuerzas creado la hará girar hasta que se coloque paralelamente al campo. Si en este momento conseguimos invertir el sentido de la corriente, la espira no se detendrá y aparecerá otro par de fuerzas que mantendrá su movimiento.

Un motor de corriente continua utiliza el fenómeno anterior aplicado a un devanado con muchas espiras, que reciben la corriente a través de unas escobillas en permanente contacto con una pieza llamada colector, cuyo diseño permite ir alternando el sentido de la intensidad que circulará por la bobina móvil. La energía eléctrica aparece finalmente como energía mecánica.

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