El Campo Magnético

El campo magnético estudia las acciones entre cargas en movimiento, corrientes eléctricas e imanes. Se dice que existe un campo magnético en la región del espacio en la que se ponen de manifiesto fuerzas magnéticas. Una carga en movimiento o una corriente es capaz de interactuar sobre otra carga en movimiento o corriente mediante una acción denominada campo magnético. El campo magnético se mide en cada punto mediante el vector de inducción magnética.

Flujo Magnético

Se define como el número neto de líneas de fuerza que atraviesan una superficie: El flujo magnético que atraviesa una superficie cerrada, es nulo puesto que el flujo magnético que entra es igual al que sale.

Inducción Electromagnética/Ley de Faraday

La aparición de una corriente en un conductor cuando este se desplazaba dentro de un campo magnético se denomina inducción electromagnética, y puede obtenerse de diversas formas:

• 1ª Exp: Si a una espira de alambre conectada a un galvanómetro se le acerca o se le aleja un imán se observa que el galvanómetro acusa un paso de corriente. Faraday descubrió que la corriente inducida se engendraba siempre que existía un campo magnético variable.
• 2ª Exp: Sea un campo magnético uniforme perpendicular al plano y confinado a una cierta región. Una espira conductora se introduce dentro del campo magnético observándose paso de corriente con el galvanómetro siempre que la espira se mueva. Nuevamente se observa que la corriente inducida aparece por una variación de la superficie que atraviesa.
• 3ª Exp: Si hacemos girar un circuito dentro de un campo magnético se origina en él una corriente inducida que durante media vuelta va en un sentido y durante la otra media va en el otro sentido. Se observa pues que aparece una corriente inducida por variación del ángulo que forman el campo y el vector superficie.

En todos estos ejemplos se extrae que la variación del flujo magnético que atraviesa el circuito aparece una corriente inducida y su sentido depende de que el flujo aumente o disminuya.

Ley

Los resultados de estas 3 experiencias anteriores pueden resumirse asociando una fuerza electromotriz a la corriente inducida con un cambio del flujo magnético a través del circuito:

Si tenemos N espiras la ley de Faraday-Lenz se transforma en: la misma añadiendo N, que viene a decir que E es directamente proporcional al nº de espiras del circuito.

Ley de Lorentz

Cuando una carga eléctrica “q” penetra en un campo magnético ->B con velocidad ->v, sobre ella aparece una fuerza llamada fuerza de Lorentz que viene dada por la expresión:

con las siguientes características:

• |F|=q.v.B.sen(alfa)
• Dirección: La perpendicular al plano donde se encuentren los vectores ->v y ->B.
• Sentido: Viene dado por la regla de Maxwell o de la mano izquierda.

Nota 1: Si la carga fuera negativa se invierte el sentido de la ->F.

Nota 2: Si ->v y ->B forman 0º/180º la ->F=0.

Ley de Laplace

Si en un campo magnético ->B se introduce en vez de una carga, en conductor por el que circula una corriente de I amperios, aparecen sobre él una fuerza que viene dado por la expresión:

donde:

• |F|=I.L.B.sen(alfa)
• sen(alfa)=90º => F=B.I.L
• Dirección y sentido: las del producto vectorial o la regla de la mano izquierda.

Campo Gravitatorio y Eléctrico

Analogías

• Ambos son centrales, ya que están dirigidos hacia el punto donde se encuentra la masa o la carga que los crea.
• Ambos son campos conservativos, ya que el trabajo realizado por el vector fuerza a lo largo de una línea cerrada es cero y por lo tanto el trabajo entre 2 puntos solo depende de la posición de dichos puntos y no de la trayectoria seguida.
• Ambos son newtonianos, es decir el vector fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
• Ambos campos derivan de un potencial.

Diferencias

• El campo gravitatorio universal: existe para todos los cuerpos, pero el eléctrico solo existe cuando los cuerpos están cargados eléctricamente.
• Las fuerzas del campo gravitatorio son siempre de atracción mientras que las del eléctrico pueden ser de atracción o repulsión.
• La constante de gravitación universal tiene el mismo valor para todos los cuerpos, pero la constante de Coulomb depende del medio y del sistema de unidades elegido.
• Una masa esté en reposo o en movimiento crea siempre un campo gravitatorio, pero una carga en reposo crea un campo eléctrico y en movimiento un campo magnético.

Campo Eléctrico y Magnético / Diferencias

• El campo eléctrico es conservativo mientras que el campo magnético no.
• En el campo eléctrico existen las cargas + y -, mientras que en el campo magnético no existen monopolos magnéticos aislados.
• Las cargas en reposo solo originan campos eléctricos, pero en movimiento originan campos eléctricos y magnéticos.
• El campo eléctrico es radial mientras que el magnético es perpendicular a la dirección radial y a la dirección del movimiento de la carga.
• Ambos campos son newtonianos y se pueden representar por líneas de campo, que en el campo eléctrico se llaman líneas de fuerza y en el magnético líneas de inducción.

Campos Eléctricos

Se dice que hay un campo eléctrico en la región del espacio que rodea a una carga o a un cuerpo electrizado cuando se dan fuerzas de atracción o de repulsión sobre otras cargas o cuerpos electrizados. Campo eléctrico es la magnitud física ->E definida en una región del espacio. Se llama intensidad de campo eléctrico en un punto P, a la fuerza que se ejerce por unidad de carga positiva colocada en ese punto. Si en la expresión de la ley de Coulomb, se toma valor de q`=1C, se obtiene:

. Por tanto la intensidad de campo ->E en un punto P es una magnitud vectorial que tiene como condiciones:

• módulo es E=Kq/r²
• su dirección y sentido coinciden con los de la fuerza ejercida sobre la unidad de carga positiva colocada en P.

Su unidad es N/C. La expresión anterior también se puede poner de forma: F=q`E, por lo que se puede concluir diciendo: