Principios Fundamentales de Magnetismo y Electromagnetismo

Los imanes son sustancias capaces de atraer pequeñas partículas, trozos o limaduras de hierro. Desde hace siglos se conoce como magnetita, que son los imanes naturales.

Un trozo de acero se puede convertir en un imán, en este caso artificial, si lo frotamos con un imán natural, o si lo ponemos bajo la influencia de una corriente eléctrica.

Tipos de Imanes

Los imanes pueden ser: naturales o artificiales, o permanentes o temporales.

Un imán natural es un mineral con propiedades magnéticas.

Un imán artificial es un cuerpo de material ferromagnético al que se ha comunicado la propiedad del magnetismo.

Un imán permanente está fabricado en acero imantado.

Un imán temporal pierde sus propiedades una vez que cesa la causa que provoca el magnetismo.

Propiedades de los Imanes

La máxima fuerza de atracción se halla en sus extremos, llamados polos. Un imán consta de dos polos: polo norte y polo sur. Los polos iguales se repelen y los polos distintos se atraen. Si un imán se rompe en dos partes, se forman dos nuevos imanes, cada uno con su polo norte y su polo sur.

Campo Magnético

Se llama campo magnético de un imán al espacio situado a su alrededor en el que se siente su influencia.

El imán ejerce atracción sobre los cuerpos magnéticos que se encuentran en el campo magnético; conforme se van alejando, perciben menos atracción hasta que desaparece por completo.

Líneas de Fuerza

Las líneas de fuerza convergen donde la fuerza magnética es mayor y se separan donde es más débil. Las líneas de campo se separan a partir de un polo y convergen en el otro, y la fuerza magnética es mayor cerca de los polos donde se reúnen. El comportamiento de las líneas en el campo magnético terrestre es muy similar. Entre ambos polos se crean líneas de fuerza, siendo estas líneas cerradas, por lo que en el interior del imán también van de un polo al otro.

Intensidad de Campo

Es la densidad de líneas de fuerza por unidad de superficie que hay en un campo magnético. Se representa por la letra H, y la unidad es el amperiovuelta partido por metro (Av/m).

Describe cuán intenso es el campo magnético en la región que afecta.

Flujo Magnético (ϕ)

Es el número total de líneas de fuerza de un campo magnético que atraviesan una determinada superficie.

Φ = H * S

La unidad es el weber.

Inducción Magnética

Es la densidad de líneas de fuerza por unidad de superficie que hay en un imán.

Β = ϕ / S (Tesla)

Fuerza Magnetomotriz

Es la que mantiene las líneas de fuerza en un circuito magnético.

Fm = n * I

Reluctancia

Es la mayor o menor dificultad que presenta un circuito magnético al paso de las líneas de fuerza.

R = L / µ * A

Ley de Hopkinson

Nos sirve para poder calcular circuitos magnéticos.

Φ = F / R; I = V / R; R = L / µ * S; R = ᵖ * L / S

Inducción Electromagnética

Producción de f.e.m. por variación de flujo magnético en un circuito estático, o por corte del flujo a un circuito en movimiento.

Ley de Faraday

Ley fundamental de la inducción electromagnética, según la cual la f.e.m. en un circuito cerrado es proporcional a la variación del flujo abarcado respecto al tiempo.

E = Δϕ / Δt

E = ϕ1 – ϕ2 / t

En caso de que sea una bobina:

E = nº * Δϕ / Δt

E= nº * ϕ1 – ϕ2 / t

Ley de Lenz

Los efectos conseguidos se oponen a las causas que los originan. El sentido de la f.e.m. inducida es siempre de signo tal que se opone a la causa que lo ha producido.

Autoinducción

Producción de una f.e.m. en un circuito por la variación de corriente que pasa por él.

L = ϕ / I

Si es una bobina:

L = nº * ϕ / I

Electroimanes

Es el conjunto formado por una bobina y un núcleo de hierro colocado en el interior de la misma. Su fuerza magnética depende del número de vueltas del alambre enrollado en el núcleo central y de la cantidad de corriente que pasa por el alambre.

Fuerza de Atracción de un Electroimán

FUERZA DE ATRACCIÓN DE UN ELECTROIMÁN: F = β² * S / 2 * µ