Ley de Coulomb y Experimentos de Electromagnetismo

Ley de Coulomb

La fuerza con la que dos cargas eléctricas se atraen o se repelen es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Las fuerzas eléctricas entre dos cargas tienen la dirección de la recta que las une.

Sentido de las fuerzas eléctricas

• Si las cargas son del mismo signo, las fuerzas son de repulsión.
• Si las cargas son de signo opuesto, las fuerzas son de atracción.

Analogías y diferencias entre fuerzas eléctricas y gravitatorias

• Ambas fuerzas disminuyen conforme aumenta el cuadrado de la distancia y son mayores mientras mayor es la carga.
• La dirección de ambas fuerzas es la de la recta que las une.
• Las fuerzas gravitatorias son siempre atractivas, mientras que en el caso de las fuerzas eléctricas, si las cargas tienen signos opuestos se atraen, pero si tienen el mismo signo se repelen.

El Experimento de Oersted

El físico danés descubrió que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos. Situó una aguja imantada paralela a un conductor rectilíneo y observó que cuando circulaba por él una corriente eléctrica, la aguja giraba hasta quedar perpendicular al conductor. Al cesar la corriente, la aguja volvía a su posición inicial. El paso de la corriente ejercía sobre la aguja imantada los mismos efectos que un imán.

Electroimán

Un electroimán es un imán artificial temporal que produce un campo magnético cuando circula por él una corriente eléctrica y que desaparece cuando cesa el paso de la corriente. Se forma a partir de un solenoide (conductor arrollado en espiras en forma de hélice) con un núcleo de hierro dulce (hierro calentado y luego enfriado lentamente) en su interior.

Características del campo magnético de un electroimán

• Puede hacerse más o menos intenso variando la intensidad de corriente que circula por las espiras del solenoide. Es más intenso cuanto más vueltas tiene el solenoide.
• Se puede alternar su polaridad cambiando el sentido de la corriente eléctrica que circula por el solenoide.

Aplicaciones de los electroimanes

Los electroimanes tienen importantes aplicaciones técnicas. Se utilizan en:

• Relés
• Timbres eléctricos
• Grúas para el transporte de hierro
• Receptores telefónicos
• Aparatos eléctricos de medida
• Separar y reciclar materiales magnéticos
• Desviar electrones en cámaras y receptores de televisión

Experimento de Faraday

Faraday investigó la relación entre las corrientes eléctricas y los campos magnéticos. Para ello, utilizó imanes, solenoides y espiras conductoras que no estaban conectadas a ningún generador eléctrico. Las variaciones de las condiciones magnéticas del circuito producen la aparición de una corriente eléctrica en las espiras; este fenómeno se llama inducción electromagnética.

Inducción electromagnética

El fenómeno de la inducción electromagnética se utiliza en los generadores eléctricos para la producción de electricidad. Al girar las turbinas, mueven espiras dentro de campos magnéticos y se producen corrientes eléctricas inducidas en las espiras.

Fenómenos magnéticos

La magnetita es un imán natural que se conoce desde hace más de dos mil años. Se llaman sustancias magnéticas aquellas que son atraídas por la magnetita. El hierro, el acero y el níquel son ejemplos de sustancias magnéticas. Si el acero se frota con magnetita, se convierte en un imán artificial permanente y conserva durante mucho tiempo la propiedad de atraer otras sustancias magnéticas.

Acción a distancia de los imanes

Un imán atrae una sustancia magnética sin necesidad de tener contacto con ella; se trata de una acción a distancia. Los imanes presentan dos zonas llamadas polos (norte y sur) donde son más intensas las fuerzas de atracción.

Fenómenos magnéticos fundamentales

• Es imposible separar los polos de un imán. Si se rompe un imán, cada trozo es un imán completo con sus polos.
• Los polos magnéticos de diferente nombre se atraen y los polos magnéticos de igual nombre se repelen.

Campo magnético

Un campo magnético es la región del espacio en la que actúan fuerzas magnéticas sobre agujas imantadas o sobre imanes.

La brújula

La brújula es un instrumento de orientación que utiliza una aguja imantada para señalar el norte magnético terrestre. Su funcionamiento se basa en el magnetismo terrestre, por lo que señala el norte magnético que se corresponde con el norte geográfico.