CREACIÓN DE CAMPOS MAGNÉTICOS

En el artículo anterior (el campo magnético) hemos descrito las características que presentan los campos magnéticos. Para comprender su origen, su comportamiento y su relación con las cargas eléctricas móviles, concentraremos el estudio en dos partes diferenciadas: como se crea un campo magnético y cuál es la acción de los campos sobre la corriente eléctrica.

Experiencia de Oersted

En 1819, el físico danés Hans Christian Oersted  puso de manifiesto que una aguja imantada, en las proximidades de un conductor, se desviaba de su posición al circular una corriente eléctrica por el hilo, y que el sentido del giro se invertía al variar el sentido de la corriente.

 

CampoHilo

 

Los cálculos posteriores de Ampère, Biot, Savart y otros, permitieron determinar el valor del campo magnético B creado por una corriente de intensidad I que circula por un conductor rectilíneo indefinido, en un punto situado a una distancia d del hilo conductor según la ley de Biot y Savart:

 

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Donde k es una constante que, en el vacío, vale 10-7 weber/ampere x metro (Wb/A · m) y que se acostumbra a presentar en la forma:

 

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Dónde µ0 es la permeabilidad magnética del vacío. La permeabilidad magnética indica el comportamiento de una sustancia sometida a un campo magnético. La expresión anterior e aplica a los campos creados en el interior de una sustancia cualquiera con permeabilidad magnética µ:

 

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Espira

Si queremos reforzar el campo creado por la corriente, empezaremos doblando el hilo en forma de espira. El valor de la inducción en el centro será mayor; y las líneas del campo penetrarán por la que será la cara sur de la espira y saldrán por la cara norte, de tal manera que la espira quedará convertida en un imán.

 

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Solenoide

Si reunimos varias espiras, se forma un solenoide. El campo creado por una espira individual se refuerza con el de las otras, de manera que el resultado producido es un campo uniforme en el interior del solenoide, que depende de lo apretadas que se encuentren las espiras.

Si queremos conseguir campos más intensos, podemos construir un electroimán, que consiste en un solenoide en cuyo interior se halla una barra de hierro. Como la permeabilidad magnética del hierro es mucho mayor que la del aire, el resultado que se obtenga será un campo magnético mucho más intenso.

 

Solenoide

 

Campo creado por una carga móvil

Hemos comprobado que una corriente eléctrica crea un campo magnético. Consideraremos a continuación el campo creado por una carga individual en movimiento. El campo B depende del valor q de la carga en movimiento, de su velocidad v y de su distancia r al punto considerado, según la expresión:

 

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Siendo φ el ángulo que forman r y v. El valor de B en un punto dado varía con el tiempo, puesto que la carga que lo crea se mueve. Además, consideraremos que si las partículas que se mueven son electrones, el campo tendrá sentido opuesto.

Como un imán crea un campo magnético

En un cuerpo cualquiera, el movimiento de los electrones alrededor de los núcleos de los diversos átomos no tiene direcciones privilegiadas, por lo que el campo magnético creado por cada uno de ellos variará rápidamente y será muy difícil de detectar. Existen, sin embargo, algunas sustancias en las que la suma de los campos creados por los electrones de cada átomo los convierte en imanes elementales fijos, aunque el conjunto de todos los del cuerpo no sea observable a nivel macroscópico. Si conseguimos alinear un cierto número de ellos mediante la introducción del cuerpo en un campo magnético externo, obtendremos una suma de efectos que convertirán el cuerpo de un imán.

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