Campo Magnético Creado por Corrientes Eléctricas

La fuerza magnética sobre una carga infinitesimal dq que se mueve con velocidad V en el interior de un conductor de sección uniforme, formando parte de una corriente eléctrica, es dF = (dq)V x B. El aumento de carga dq ocupa una longitud dl en el conductor, de manera que:

dq = i dt = i dl / V

Por lo tanto, se puede escribir la fuerza magnética sobre el elemento de corriente eléctrica i dl como: dF_m = i dl x B. Sumando todos los elementos de corriente, se obtiene la fuerza magnética total. La fuerza magnética sobre un conductor de sección uniforme que conduce una corriente eléctrica uniforme es: F_m = i L x B, donde L es la longitud del conductor.

Campo Magnético Creado por una Corriente Rectilínea

Sea una corriente rectilínea indefinida, cuya intensidad vale I. Puede demostrarse que el campo magnético creado por ella tiene:

1. Dirección perpendicular al plano formado por el hilo conductor y el radio a.
2. Sentido indicado por la regla de la mano derecha.
3. Módulo B = (μI / 2πa), donde μ es una constante, llamada permeabilidad magnética, que depende del medio circundante. En el vacío, μ₀ = 4π * 10^-7 Tm/A. Se puede definir la permeabilidad magnética relativa μ_r = μ / μ₀. Es más cómodo decir, por ejemplo, que el hierro tiene una permeabilidad relativa de valor 10000, que decir que la permeabilidad del hierro es μ_Fe = 4π * 10^-3 Tm/A. Lo primero informa que si el medio circundante es hierro, se va a generar un campo magnético 10000 veces más intenso que si hubiera vacío.

Observemos que el módulo varía directamente con la intensidad (a mayor intensidad, mayor campo), e inversamente con la distancia, lo cual parece lógico. De aquí, podemos deducir que las líneas de inducción serán circunferencias de radio a.

Campo Magnético en el Interior de una Espira Circular y un Selenoide

En una espira circular, de radio R por la que circula una intensidad eléctrica I constante, puede demostrarse que, en el centro de la espira, existe un campo magnético con:

• Dirección perpendicular al plano de la espira.
• Sentido indicado por la regla de la mano derecha.
• Módulo B = (μI / 2R).

Por último, el solenoide. Éste está formado por un hilo conductor enrollado, con una densidad de vueltas o espiras muy alta. Así, el solenoide se comporta como un conjunto de espiras iguales muy próximas, por las que circula la misma intensidad. El resultado es un campo magnético muy intenso y uniforme en el interior del solenoide. Las líneas de inducción son idénticas a las de un imán recto.

En el interior del solenoide, el campo magnético tiene de módulo B = (μNI / L), donde N es el número de espiras, y L es la longitud del solenoide. La dirección viene definida por el eje longitudinal de éste, y el sentido se determina con la regla de la mano derecha.

En el exterior, las líneas de inducción son iguales a las creadas por un imán recto.

Si, además, en el interior de la bobina se introduce una sustancia de elevada permeabilidad como el hierro, se puede generar un fuerte campo magnético. Hemos elaborado un electroimán, es decir, un sistema que sólo funciona como imán cuando circula por él una corriente eléctrica. Sus aplicaciones son múltiples, como por ejemplo, el timbre, el altavoz, etc.