Fundamentos del Electromagnetismo: Interacción entre Magnetismo y Corriente Eléctrica
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Fundamentos del Magnetismo y la Corriente Eléctrica
1. Conceptos Básicos de Magnetismo
Definición de Magnetismo
El Magnetismo es la capacidad de un cuerpo de atraer o repeler a otro. La Magnetita posee esta capacidad de forma natural.
El Imán
Un Imán es un cuerpo que posee magnetismo, atrae materiales ferromagnéticos (como el hierro) y siempre posee dos polos.
Tipos de Imanes
- Permanentes o temporales
- Naturales o artificiales
Polos Magnéticos
Los polos siempre existen en pares: la misma cantidad de polos negativos que positivos (Norte y Sur).
Campo Magnético (B)
Es el espacio alrededor de un imán donde otro imán o carga en movimiento es atraído o repelido. Se representa mediante las Líneas de Campo o Líneas de Inducción:
- Son líneas imaginarias.
- Representan la forma e intensidad del campo.
- Son más concentradas en los polos, donde el campo es más fuerte.
- Convencionalmente, van del Polo Norte al Polo Sur.
2. El Campo Magnético Terrestre
La Tierra posee su propio campo magnético, generado en el núcleo, actuando como un imán gigante.
Inversión de Polos Geográficos y Magnéticos
Los polos magnéticos están invertidos y no son coincidentes con los polos geográficos:
- Polo Norte MAGNÉTICO = Polo Sur GEOGRÁFICO
- Polo Sur MAGNÉTICO = Polo Norte GEOGRÁFICO
Auroras Polares
Se producen debido a la interacción entre el campo magnético terrestre y las partículas eléctricamente cargadas provenientes del Sol (viento solar). Estas partículas penetran el campo magnético por los polos, interactuando con las partículas cargadas en la atmósfera.
- Sur = Aurora Austral
- Norte = Aurora Boreal
3. Interacción entre Electricidad y Magnetismo
Efecto Oersted: Generación de Campo Magnético por Corriente
Cuando una corriente eléctrica circula a través de un conductor, se genera un campo magnético alrededor de este. Sus líneas de fuerza son circulares en torno al conductor.
En un alambre recto por el cual circula corriente, se producen las líneas de inducción. El campo magnético 
es tangente a ellas.
Unidades y Constantes
La unidad de medida del campo magnético (B) en el Sistema Internacional es el Tesla [T].
Otras unidades:
- 1 GAUSS =
Constante de permeabilidad magnética en el vacío: 
= 
Regla de la Mano Derecha (Sentido del Campo)
El sentido del campo magnético depende del sentido de circulación de la corriente a través del conductor. Se determina usando la Regla de la Mano Derecha (el dedo pulgar indica el sentido de la corriente y los otros dedos indican el sentido del campo).
4. Fuerza Magnética sobre Cargas en Movimiento
La Fuerza Magnética (F) es la fuerza que experimenta una carga q si se sitúa en un campo magnético B y se mueve con una velocidad v.
La magnitud de la fuerza se calcula mediante la expresión:
(donde θ es el ángulo entre v y B)
Condiciones de la Fuerza Magnética
- Si la velocidad (v) es paralela al campo (B)
: La Fuerza Magnética es NULA. - Si la velocidad (v) es perpendicular al campo (B)
: La Fuerza Magnética es MÁXIMA.
- Si la carga está en reposo (v=0), no actúa ninguna fuerza magnética.
Fuerza de Lorentz
La Fuerza de Lorentz es la suma de la fuerza eléctrica y la fuerza magnética que actúan sobre una partícula cargada:
Fuerza Eléctrica + Fuerza Magnética = Fuerza de Lorentz
Determinación del Sentido de la Fuerza
Se utiliza la Regla de la Mano:
- Carga Positiva (+): Se usa la Mano Derecha.
- Carga Negativa (-): Se usa la Mano Izquierda.
Radio de la Trayectoria de una Carga
Cuando una carga se mueve perpendicularmente a un campo magnético uniforme, describe una trayectoria circular cuyo radio es:
Fuerza entre Conductores Rectilíneos
Dos conductores rectilíneos de largo L, por los que circula corriente, experimentan una fuerza atractiva o repulsiva, dada por:
5. Inducción Electromagnética y Aplicaciones
Principio de Inducción Electromagnética
Si la Corriente genera Campo (Efecto Oersted), entonces el Campo genera Corriente (Inducción Electromagnética).
El Transformador
El transformador es una aplicación directa de la Ley de Faraday.
Características y Función
- Su función principal es modificar el voltaje entregado por un sistema de generación.
- Está compuesto por una bobina primaria y otra secundaria unidas mediante un núcleo de hierro laminado.
- La potencia en un transformador ideal es constante.
