Conceptos Esenciales de Magnetismo y Electromagnetismo: Fundamentos y Aplicaciones Prácticas

Conceptos Fundamentales de Magnetismo y Electromagnetismo

Campo Magnético

Espacio donde se aprecian los efectos de un imán. Está compuesto por líneas de fuerza que se extienden desde el polo norte al sur por el exterior, y de sur a norte por el interior del imán, formando un circuito magnético cerrado.

Magnetismo

Propiedad de los imanes y la corriente eléctrica de ejercer acciones a distancia, como atracciones y repulsiones mutuas, imanación por influencia y producción de corrientes eléctricas por inducción en un circuito.

Efecto Magnético

Se produce en dispositivos eléctricos que incorporan un electroimán cuando pasa por su bobina una corriente eléctrica. La atracción que ejerce el núcleo sobre una armadura móvil provoca el cierre o apertura de contactos, o vibraciones y sonidos.

Electroimán

Bobina con núcleo de hierro. El hierro se comporta como un imán temporal, con mayor intensidad de campo que la bobina sola.

Electromagnetismo

Relaciones recíprocas existentes entre un campo magnético y una corriente eléctrica.

Reglas para Determinar el Sentido del Campo Magnético

Regla de la Mano Derecha

Si cogemos un conductor con la mano derecha, y el dedo pulgar indica el sentido de la corriente, los otros dedos indicarán el sentido del campo magnético.

Regla del Sacacorchos

• Conductor: Haciendo coincidir el eje del sacacorchos con la línea del conductor y haciendo avanzar en el sentido de la corriente, el sentido de giro del sacacorchos determina el sentido del campo magnético.
• Bobina: Haciendo coincidir el eje del sacacorchos con el de la bobina, y girando el sacacorchos en el sentido que gira la corriente por las espiras, el sentido de avance del sacacorchos determina el sentido que tendrá el campo magnético en el interior de la bobina.

Efectos de la Corriente Eléctrica en Diferentes Configuraciones

• Conductor Rectilíneo: Crea un campo magnético a su alrededor. Las líneas de fuerza se disponen en forma de circunferencias concéntricas alrededor del conductor.
• Espira: Crea un campo magnético. Por su interior, las líneas de fuerza tienden a pasar reunidas en un mismo sentido, siendo el norte el polo donde salen y el sur donde entran.
• Bobina: Crea un campo magnético, resultado de los efectos de cada una de las espiras. Resulta un campo magnético donde las líneas de fuerza recorren el interior de la bobina en un mismo sentido, de sur a norte, cerrándose por el exterior de norte a sur.

Dispositivos con Aplicaciones del Efecto Magnético

• Timbre de Campana: Un electroimán atrae un martillo. Este golpea una campana, desconectando y conectando el circuito. La secuencia se repite mientras esté accionado el pulsador.
• Timbre Musical: Aprovecha el desplazamiento del núcleo para que golpee sobre una placa sonora al accionar el pulsador. Golpea sobre otra placa de distinto tono musical por acción de un muelle.
• Zumbador: Aprovecha los efectos de la corriente alterna al circular por la bobina para que una lámina metálica vibre sobre el núcleo del electroimán.
• Telerruptor: Al recibir un pulso de corriente, el electroimán actúa sobre los contactos, cambiándolos de posición, a la vez que actúa sobre un mecanismo de enclavamiento que mantendrá los contactos en la misma posición hasta recibir otro pulso de corriente.
• Automático de Escalera: Al recibir un pulso de corriente, el electroimán actúa sobre los contactos, cambiándolos de posición, a la vez que pone en funcionamiento un sistema de temporización que, transcurrido el tiempo programado, actuará sobre los contactos para llevarlos a su posición de reposo.

Tipos y Creación de Imanes

Imán

Todo cuerpo capaz de atraer al hierro y sus derivados.

• Natural: La naturaleza tiene propiedades magnéticas (magnetita).
• Artificial: Creados por medios externos (cuando se someten a efectos de otros imanes o corriente eléctrica). Existen temporales y permanentes.

Brújula

Imán que gira libremente y marca el norte geográfico. Está compuesta por una aguja magnética situada sobre un fino eje, sobre el cual puede girar sin obstáculos. Colocada dentro de una cajita con cubierta de cristal, lo que permite apreciar la desviación de la aguja.

Creación de Imanes Artificiales

Recurrimos a bobinas formadas por numerosas espiras, cuyo conductor es recorrido por una corriente eléctrica.

Corriente Alterna en un Electroimán

Al pasar corriente por su valor 0, el campo magnético se anula, por lo tanto, se produce el efecto magnético en ese instante.