Principios Fundamentales del Electromagnetismo: Fuerza, Campo y Flujo

Leyes y Conceptos Clave del Electromagnetismo

Ley de Ampere

Cuando una corriente eléctrica circula por un conductor, se generan campos magnéticos en planos perpendiculares al mismo.

Fuerza sobre Cargas en Movimiento

Si una carga eléctrica se coloca en reposo dentro de un campo magnético, ninguna fuerza actúa sobre ella. En cambio, si la carga se mueve, experimenta una fuerza lateral. Una carga que se mueve a velocidad v en un campo magnético B experimenta una fuerza perpendicular tanto al campo como a la velocidad.

Magnitud de la Fuerza Magnética

La magnitud de una fuerza sobre una carga que se mueve en un campo magnético depende del producto de cuatro factores:

• q: la magnitud de la carga (en Coulombs, C).
• v: la magnitud de la velocidad de la carga (en m/s).
• B: la intensidad del campo magnético.
• sen α: el seno del ángulo (α) entre las líneas de campo y la velocidad.

Ley de Faraday: Inducción Electromagnética

Al mover un imán dentro de una bobina se genera una Fuerza Electromotriz (FEM). Si el imán no se mueve, hay ausencia de corriente. El proceso es el siguiente:

• Cuando el imán comienza a moverse con su polo norte dirigiéndose hacia la bobina, la aguja del amperímetro se desvía.
• Cuando el imán se retira, la aguja se desvía marcando una circulación de corriente en sentido contrario.

Esta circulación de corriente implica la aparición de una FEM inducida, que será mayor cuanto mayor sea la velocidad del movimiento del imán y cuantas más espiras tenga la bobina. La FEM inducida es proporcional a la rapidez con la cual cambia el flujo magnético que atraviesa el circuito eléctrico.

Definiciones Fundamentales

Flujo Magnético

Es una medida de la cantidad de líneas de campo magnético que atraviesan una superficie. Indica la concentración de campo magnético en una superficie dada. La variación en el tiempo del flujo magnético provoca una FEM inducida en el circuito.

Campo Magnético

Existe un campo magnético en una región del espacio si una carga que se mueve ahí experimenta una fuerza debida a su movimiento. Las líneas de campo magnético trazadas en una región del espacio indican siempre la dirección hacia la cual apunta una brújula colocada en esa región. Una carga que se mueve a través de un campo magnético experimenta una fuerza debida al campo, siempre que la velocidad no esté a lo largo de una línea de fuerza.

Torca (Momento de Torsión) sobre una Bobina Plana

En un campo magnético uniforme, la torca (t) actúa sobre una bobina de N espiras que lleva una corriente I en un campo magnético externo B.