14.2: Electromagnetismo

Experimentos detallados mostraron que el campo magnético producido por una corriente eléctrica siempre está orientado perpendicular a la dirección del flujo. Un método sencillo de mostrar esta relación se llama la regla de la izquierda. En pocas palabras, la regla de la izquierda dice que las líneas de flujo magnético producidas por un cable portador de corriente estarán orientadas en la misma dirección que los dedos rizados de la mano izquierda de una persona (en la posición de “autostop”), con el pulgar apuntando en la dirección del flujo de electrones:

El campo magnético rodea esta pieza recta de cable portador de corriente, las líneas de flujo magnético no tienen polos definidos “norte” o “sur”.

Si bien el campo magnético que rodea a un cable portador de corriente es realmente interesante, es bastante débil para cantidades comunes de corriente, capaz de desviar una aguja de brújula y no mucho más. Para crear una fuerza de campo magnético más fuerte (y en consecuencia, más flujo de campo) con la misma cantidad de corriente eléctrica, podemos envolver el cable en forma de bobina, donde los campos magnéticos que circulan alrededor del cable se unirán para crear un campo más grande con una polaridad magnética definida (norte y sur):

La cantidad de fuerza de campo magnético generada por un cable enrollado es proporcional a la corriente a través del cable multiplicada por el número de “vueltas” o “envolturas” del cable en la bobina. Esta fuerza de campo se llama fuerza magnetomotiva (mmf), y es muy análoga a la fuerza electromotriz (E) en un circuito eléctrico.

Un electroimán es un trozo de alambre destinado a generar un campo magnético con el paso de corriente eléctrica a través del mismo. Aunque todos los conductores portadores de corriente producen campos magnéticos, un electroimán generalmente se construye de tal manera que maximiza la intensidad del campo magnético que produce para un propósito especial. Los electroimanes encuentran una aplicación frecuente en investigación, industria, medicina y productos de consumo.

Como imán eléctricamente controlable, los electroimanes encuentran aplicación en una amplia variedad de dispositivos “electromecánicos”: máquinas que ejercen fuerza mecánica o movimiento a través de la energía eléctrica. Quizás el ejemplo más obvio de tal máquina es el motor eléctrico.

Otro ejemplo es el relé, un interruptor controlado eléctricamente. Si se construye un mecanismo de contacto de interruptor para que pueda ser accionado (abierto y cerrado) mediante la aplicación de un campo magnético, y se coloca una bobina de electroimán en las inmediaciones para producir ese campo requerido, será posible abrir y cerrar el interruptor mediante la aplicación de una corriente a través de la bobina. En efecto, esto nos da un dispositivo que permite que la electricidad controle la electricidad:

Los relés se pueden construir para accionar múltiples contactos del interruptor, u operarlos en “reversa” (energizar la bobina abrirá el contacto del interruptor, y desalimentar la bobina permitirá que se cierre por resorte nuevamente).

Revisar

• Cuando los electrones fluyen a través de un conductor, se producirá un campo magnético alrededor de ese conductor.
• La regla de la izquierda establece que las líneas de flujo magnético producidas por un cable portador de corriente se orientarán en la misma dirección que los dedos rizados de la mano izquierda de una persona (en la posición de “autostop”), con el pulgar apuntando en la dirección del flujo de electrones.
• La fuerza del campo magnético producida por un cable portador de corriente se puede aumentar en gran medida al darle forma al cable en una bobina en lugar de una línea recta. Si se enrolla en forma de bobina, el campo magnético se orientará a lo largo del eje de la longitud de la bobina.
• La fuerza de campo magnético producida por un electroimán (llamada fuerza magnetomotiva, o mmf), es proporcional al producto (multiplicación) de la corriente a través del electroimán y al número de “vueltas” de bobina completas formadas por el alambre.