El Campo Magnético: Leyes, Inducción y Aplicaciones

El Campo Magnético

Definición y Características

Un campo magnético es la perturbación que un imán o una corriente eléctrica crea en el espacio que los rodea. El vector inducción magnética o campo magnético (B) se mide en teslas (T) y está representado, al igual que E y G, mediante líneas de inducción magnética. El vector B es tangente a estas líneas. El valor numérico de B es proporcional a la densidad de las líneas del campo: cuanto más juntas están las líneas, mayor es el valor de B.

Diferencias con las líneas de campo E y G:

• Las líneas de campo de E y G indican la dirección de la fuerza que experimentan las partículas, pero las del campo magnético son perpendiculares a la fuerza magnética.
• Las líneas de campo de E y G son abiertas, mientras que las del campo magnético son cerradas.

Ley de Lorentz

Cuando una partícula de carga q penetra en un campo magnético uniforme B con una velocidad v, experimenta una fuerza magnética dada por la Ley de Lorentz.

La fuerza de Lorentz es un vector perpendicular al plano formado por los vectores v y B. Por lo tanto, si v y B son paralelos, la partícula no experimenta ninguna fuerza. Si la partícula no está cargada o no está en movimiento, tampoco experimentará ninguna fuerza.

La fuerza de Lorentz, al ser perpendicular a v, no realiza trabajo sobre la partícula, por lo tanto, no modifica el valor numérico de la velocidad, solo su dirección. La aceleración será de tipo normal y la partícula describirá una circunferencia de radio r.

Campo Magnético Creado por un Hilo Conductor

Oersted descubrió que la electricidad y el magnetismo estaban relacionados al observar que una brújula desviaba su aguja cerca de una corriente eléctrica, y que su orientación dependía del sentido de la corriente.

Se sabe que los imanes crean un campo magnético debido a las pequeñas corrientes eléctricas que generan los electrones en los átomos. El magnetismo se produce en las sustancias que tienen sus electrones girando en el mismo sentido, ya que lo normal es que se muevan en sentidos arbitrarios y se anulen entre sí.

Fuerza Magnética sobre un Hilo de Corriente

Un hilo de corriente está formado por partículas cargadas en movimiento. Si se aplica un campo magnético a este hilo, también sentirá la fuerza de Lorentz que experimentan todas las partículas cargadas en movimiento.

Inducción Electromagnética

Faraday comprobó que cuando varía el número de líneas de campo magnético que atraviesan un circuito eléctrico, se genera en él una corriente eléctrica. Por ejemplo, esto ocurre al introducir o sacar un imán de una bobina de hilo conductor.

La inducción electromagnética es la aparición de una corriente eléctrica en un circuito cuando varía el número de líneas de campo magnético que lo atraviesan. Se define el flujo magnético como una medida del número de líneas del campo magnético que atraviesa una superficie.

Ley de Lenz

El sentido de la corriente inducida en un circuito es tal que se opone a la causa que la produce. Si acercamos un imán a una espira, habrá más líneas de campo atravesándola, generando una corriente. Si el imán se queda quieto, no hay corriente, y si lo alejamos, habrá corriente, pero en sentido contrario. La intensidad de la corriente inducida será mayor cuanto más rápido sea el movimiento del imán.