Conceptos Fundamentales del Magnetismo: Materiales, Campos y Leyes

Materiales Magnéticos

• Materiales diamagnéticos: Son aquellos que, de forma muy débil, se ven repelidos por los imanes. Lo son la mayoría de las sustancias orgánicas y también algunos metales como el cobre, el oro y la plata. Su permeabilidad es inferior a la del vacío.
• Materiales paramagnéticos: Son materiales que, de forma muy débil, son atraídos por los imanes. Metales como el aluminio o el platino. Su permeabilidad es prácticamente la misma que la del vacío o del aire.
• Materiales ferromagnéticos: Estos materiales son atraídos por los imanes permanentes y presentan una capacidad de imanación muy intensa (fuerte atracción). Son ferromagnéticos el hierro, el cobalto, el níquel y sus aleaciones. Su permeabilidad es mucho mayor que la del vacío.

Conceptos Clave del Magnetismo

• Campo magnético: Zona del espacio donde se ponen de manifiesto la existencia de fuerzas de origen magnético. Del campo magnético se puede afirmar que es el medio donde se realiza la interacción entre imanes. Se propaga por todo el espacio. Al alejarse de la fuente que lo genera, su intensidad disminuye y posee energía. El campo magnético se puede generar con imanes, electroimanes o por el paso de una corriente eléctrica por un conductor.
• Flujo Magnético: Número total de líneas de campo o líneas de fuerza en un campo magnético. Su unidad de medida es el weber (Wb).
• Inducción Magnética (β): Es la densidad del flujo magnético en una zona del espacio determinada y se mide en teslas (T). Un tesla equivale a 1 Wb/m². β = φ/S. La inducción magnética es igual al flujo partido por la superficie en m².
• Circuito Magnético: Conjunto de elementos de material ferromagnético, aire, etc. que recorren las líneas de campo magnético.
• Permeabilidad Magnética (µ): De un circuito magnético, es la relación entre la inducción magnética y la intensidad de campo magnético. Se expresa como el producto de la permeabilidad del vacío (µ₀) por la permeabilidad relativa del material (µ_r) empleado en la construcción del mismo.
• Fuerza Magnetomotriz (f.m.m): Es la capacidad que posee una bobina para generar un campo magnético. Se expresa en amperios (A). En algunos textos aparece como ampervuelta.
• Intensidad de campo Magnético (H): Evalúa la energía de las líneas del campo magnético y relaciona la fuerza magnetomotriz que las produce con su longitud. Se expresa en amperios/metro (A/m).
• Reluctancia (R): La resistencia magnética que ofrece un circuito magnético al paso de las líneas de campo. Se expresa en A/Wb. También se puede definir como la relación existente entre la longitud del circuito magnético y el producto de su permeabilidad por su sección.

Leyes del Electromagnetismo

• Voltaje Inducido, Ley de Faraday: Establece que en un conductor o una espira situados bajo un campo magnético se induce una tensión, llamada Voltaje Inducido (e), proporcional a la variación de flujo e inversamente proporcional al tiempo durante el cual se produce la variación. (En algunos textos antiguos al voltaje inducido se le denomina fuerza electromotriz f.e.m). Existen dos formas básicas de inducir un voltaje según la ley de Faraday:
  • Que el conductor o la espira estén sometidos a un campo magnético variable. Este fenómeno se produce en los transformadores y las máquinas de corriente alterna.
  • Que el campo magnético no varíe, pero el conductor o la espira se mueva en su interior de forma que el efecto sea equivalente al anterior. Máquinas de corriente continua.
• Voltaje inducido en un conductor en movimiento: En un conductor, moviéndose a una velocidad v, perpendicular al campo, se induce un voltaje igual a: e = β * L * v. Donde L es la longitud del conductor dentro del campo magnético y v es la velocidad a la que se mueve el conductor.
• Voltaje Inducido en una espira que gira sobre su eje: Una espira que gira sobre su eje dentro de un campo magnético constante, en su giro no cortará todas las líneas de campo, sino que conforme el ángulo que adopte, la cantidad de líneas que corte será variable y el voltaje inducido será de un valor reflejado. La fórmula será diferente si en lugar de una sola espira tenemos una bobina de N espiras.
• Ley de Lenz: El signo menos de las expresiones de Faraday refleja la oposición que presenta una espira o bobina a la variación de flujo a la que se ve sometida.