1.7 Campo magnético
Un campo magnético es una región del espacio donde existen fuerzas magnéticas (fuerzas que atraen o repelen metales). Esta propiedad de atraer metales se llama magnetismo.
Un campo magnético lo puede generar un imán con dos polos, polo Norte (N) y polo sur (S). Estos polos se encuentran en los extremos del campo que genera el imán.
Antes del descubrimiento de Oersted ya se sabía que un imán tiene un campo magnético y que cuando le atraviesa otro campo magnético, el de otro imán por ejemplo, los imanes se mueve por atracción o repulsión. Si acercas dos imanes, cuando se juntan los campos magnéticos generados por cada uno de ellas, se mueven. Polos iguales enfrentados se repelen, polos distintos se atraen.
Pero… ¿Qué demostró Oersted con su experimento?. Pues algo importantísimo para poder posteriormente crear un motor eléctrico.
El conductor con corriente eléctrica (la espira) se comportaba como un imán frente al imán de la brújula, creaba un campo magnético a su alrededor, por eso se movía la brújula al pasar corriente por el conductor.
No solo podemos crear un campo magnético con un imán, ahora según el descubrimiento de Oersted, podemos generar un campo magnético por medio de electricidad.
Electricidad ==> Campo Magnético
Las dos fuerzas magnéticas, una por la corriente por el conductor y la otra la del propio imán, interactúan haciendo que la aguja de la brújula (imán) girase. En definitiva había creado un pequeño motor eléctrico. Mediante la electricidad podamos crear un giro de un eje = un motor eléctrico.
Electricidad ==> Rotación Mecánica.
También sucede al contrario, que es como se construyen los motores eléctricos de corriente continua.
Si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de un campo magnético, el de un imán por ejemplo, el conductor se desplaza perpendicularmente al campo magnético, es decir se crea una fuerza en el conductor que hace que este se mueva. Una corriente + campo magnético = movimiento.
Realmente la corriente que circula por el conductor lo que hace es crear a su alrededor un campo magnético, como descubrió Oersted, y al interactuar el campo del imán con el campo creado en el conductor, se produce su movimiento al ser como dos imanes. Recuerda dos imanen enfrentados = fuerza de atracción o repulsión. Según el sentido de la corriente por el conductor el campo creado tendrá una polaridad o la contraria, por ese motivo, los campos se atraerán o repelerán, haciendo que el conductor se mueva un sentido o en otro.
Si el campo magnético es horizontal y el conductor está vertical, el conductor se desplazará saliendo o entrando del imán que provoca el campo magnético (depende del sentido de la corriente por el conductor).
En la imagen anterior el conductor se moverá en dirección de la fuerza que se crea sobre el cable o conductor (de color rojo). Pero… ¿Si el conductor o el campo magnético están en otra dirección? ¿cómo se mueve?
¿Cómo se Mueve el Conductor?
Es muy fácil averiguarlo con la regla de la mano izquierda. Si ponemos la mano izquierda en dirección del campo magnético creado por el imán B (de Norte a Sur) con el dedo índice, los otros 3 dedos, menos el pulgar, en la dirección de la corriente eléctrica por el conductor (ver en la imagen siguiente), la posición del pulgar nos dice la dirección del movimiento del conductor (en la imagen F, hacia arriba). Fíjate en la imagen siguiente:
Esta regla es válida para cualquier caso que se de. En el caso anterior el conductor sube (dirección de la fuerza generada sobre él).
Campo magnético creado por una carga puntual
Cuando una carga q se mueve con una cierta velocidad, como se muestra en la siguiente figura, crea un campo magnético en todo el espacio.
Dicho campo viene dado por la expresión:
Donde:
- q es la carga creadora del campo
- v es la velocidad de dicha carga
- r es la distancia desde el punto donde se encuentra la carga hasta el punto P donde se está calculando el campo
- ur es un vector unitario que va desde el punto donde se encuentra la carga hacia el punto donde se calcula el campo
- μ0 es una constante denominada permeabilidad del espacio libre. Su valor en el Sistema Internacional es μ0 = 4π 10-7 T m/A
La dirección y el sentido del campo B vienen dados por la regla de la mano derecha, y su módulo es el módulo del producto vectorial:
Cuando la carga q es negativa, el sentido de B es opuesto al que se muestra en la figura. El campo magnético en la dirección del movimiento es nulo, ya que en este caso los vectores v y ur son paralelos y su producto vectorial es cero.
