Campo magnético e inducción electromagnética: conceptos, unidades y aplicaciones

Campo magnético

Campo magnético: región alrededor de una sustancia magnética o de una corriente eléctrica en la cual se ponen de manifiesto fenómenos magnéticos (atracción, repulsión).

Su forma se puede apreciar espolvoreando limaduras de hierro sobre una lámina de cartulina bajo la cual se sitúa un imán; las limaduras se orientan siguiendo unas líneas con una determinada dirección: líneas de inducción o líneas de fuerza.

Líneas de fuerza

La línea de fuerza es la trayectoria que seguiría un polo norte puntual imaginario abandonado a la acción del campo magnético; permite representar gráficamente el campo magnético. Su dirección y sentido van de N hacia S por el exterior del imán.

Magnitud del campo magnético

Para cuantificar el campo magnético se utiliza la inducción magnética o densidad de flujo, una magnitud vectorial que depende del medio en que se encuentre el imán. La inducción magnética es tangente a las líneas de fuerza y tiene el mismo sentido.

Unidades de medida: tesla (T) en el Sistema Internacional; también se usa el gauss (G). Relación: 1 T = 10 000 G (1 T = 10^4 G).

Campo electromagnético generado por una corriente rectilínea

El campo producido por una corriente rectilínea tiene forma cilíndrica; las líneas de fuerza son concéntricas alrededor de la corriente eléctrica.

Para una corriente circular (un lazo), las líneas de fuerza presentan forma de toroide concéntrico con la corriente.

Flujo magnético

Flujo magnético: cantidad de líneas de inducción que atraviesan una superficie S colocada en un campo magnético de valor B. Las líneas de fuerza atraviesan dicha superficie; cuanto mayor es el número de líneas de fuerza, mayor es el flujo.

Unidades de medida: weber (Wb) en el Sistema Internacional; también se utiliza el maxwell (Mx). Relación: 1 Wb = 10^8 Mx.

Generación de corriente eléctrica

Generación de fuerza electromotriz (f.e.m.) utilizando un imán y una bobina. Elementos del generador elemental de corriente eléctrica: imán, bobina y movimiento relativo (traslación o rotación entre imán y bobina).

Principio de inducción electromagnética

Cuando una bobina se ve sometida a una variación del flujo magnético se genera una diferencia de potencial (f.e.m.). El sentido de la f.e.m. será tal que se opone a la causa que la produce (Ley de Lenz).

Variación del flujo

• Por movimiento del elemento inductor: traslación o rotación (por ejemplo, alternador).
• Por movimiento del elemento inductor para generación de corriente continua (dinamo).
• Mediante corriente variable en el inductor (transformador de corriente).

Aplicaciones

• Generación de corriente eléctrica: alternador, dinamo.
• Transformación de la corriente eléctrica y de la tensión.
• Sensores de velocidad de giro.
• Generadores de impulsos.

Electroimán inductor

Un electroimán inductor genera un campo magnético; su giro provoca la variación del flujo en las bobinas del inducido. En cada una de sus fases se genera una tensión alterna.

Transformación de la corriente eléctrica. Autoinducción

Una bobina por la que circula una corriente variable genera un campo magnético variable y queda atravesada por el flujo magnético también variable originado por su propio campo; esto da lugar a una fuerza electromotriz autoinducida, cuyo sentido se opone a la causa que la produce.

Al abrir o cerrar el interruptor en un circuito de corriente continua que contiene una bobina, durante unos breves instantes la intensidad varía desde cero hasta un valor constante o viceversa. Durante estos periodos se genera una f.e.m. autoinducida.

Transformador de la corriente eléctrica

Un transformador consta, en esencia, de dos bobinas arrolladas sobre un mismo núcleo de hierro. La bobina o arrollamiento donde se aplica la tensión recibe el nombre de primario y la bobina en donde aparece la tensión transformada recibe el nombre de secundario.

Generación de movimiento

Acción del campo magnético B sobre una corriente rectilínea I: la corriente se ve sometida a una fuerza. El sentido de esta fuerza se puede determinar mediante la regla de la mano izquierda.