Electromagnetismo: Descubrimientos de Oersted, Ampère y Faraday, Motores y Generadores Eléctricos

El Electromagnetismo: Una Relación Fundamental

El electromagnetismo es la ciencia que estudia la relación entre las corrientes eléctricas y los campos magnéticos. En 1820, Oersted descubrió la conexión entre la electricidad y el magnetismo en un experimento que hoy se considera muy sencillo. Demostró que un hilo conductor de corriente podía mover la aguja imantada de una brújula. Esto indicaba una posible interacción entre las fuerzas eléctricas y las fuerzas magnéticas.

La Bobina y el Electroimán

• Si enrollamos un conductor eléctrico, obtenemos una bobina.
• Al conectar los extremos de la bobina a una pila, se genera un campo magnético similar al de un imán rectangular.
• Si colocamos una pieza de hierro en el interior de la bobina, el campo magnético se intensifica.

Un electroimán es un imán temporal que solo actúa como tal cuando circula corriente eléctrica. Está formado por una bobina y un núcleo de hierro.

Contribuciones de Ampère y Faraday

André-Marie Ampère advirtió que dos hilos conductores similares también deberían interactuar magnéticamente. Mediante una serie de ingeniosos experimentos, mostró que esta interacción era simple y fundamental: las corrientes paralelas se atraen, mientras que las corrientes antiparalelas se repelen.

Los trabajos del británico Michael Faraday sentaron las bases definitivas del electromagnetismo. Descubrió que cuando un campo magnético variable atraviesa un conductor, se induce en este una corriente eléctrica. Este fenómeno se conoce como inducción electromagnética y es el principio en el que se basan los generadores dinamoeléctricos.

Generadores Eléctricos

Para generar electricidad, necesitamos:

• Un imán
• Espiras de hilo conductor
• Un movimiento relativo entre ambos

Un sistema formado por delgas y escobillas recoge la corriente generada y la lleva hasta los receptores por los conductores. La disposición de las delgas y las escobillas determina si la corriente de salida es continua o alterna. Los generadores reales están formados por:

• Un cuerpo exterior sólido
• Una parte fija en la cara interior del cuerpo llamada estator
• Una parte móvil alrededor de un eje llamada rotor

Cada uno tiene sus respectivas bobinas.

Motores Eléctricos

Un motor eléctrico es una máquina motriz que transforma la energía eléctrica en energía mecánica. Los primeros motores eléctricos se basaron en el mecanismo de biela y manivela, como en las máquinas de vapor, pero no tenían buen rendimiento.

Los motores eléctricos modernos se basan en el siguiente fenómeno: si colocamos un hilo conductor por donde circula corriente eléctrica entre los polos de un imán, aparece una fuerza de repulsión que tiende a desplazar el hilo fuera del campo magnético. Según el sentido de la corriente, el hilo se desplaza hacia un lado u otro. Si entre los polos del imán colocamos una espira que pueda girar, al hacer circular corriente por la espira, se generará una fuerza de sentido contrario en cada uno de los lados de la espira, que la hará girar hasta quedar perpendicular al campo magnético.

Desde un punto de vista eléctrico, los motores están constituidos por el inducido y el inductor. Desde un punto de vista mecánico, por el estator y el rotor. En general, el inductor es el estator y el inducido el rotor. Mediante las escobillas y el colector, la corriente llega a las bobinas en los motores de corriente continua y en algunos de corriente alterna.