Fundamentos del Campo Magnético y Electromagnetismo: Conceptos Clave

Conceptos Fundamentales del Electromagnetismo

Definiciones Básicas

• Campo magnético: Región del espacio en la que se ponen de manifiesto los efectos de los imanes y de las corrientes eléctricas. Si las causas del campo electrostático eran las cargas eléctricas en reposo, el campo magnético es originado por cargas en movimiento y por imanes.
• Corriente eléctrica: Es la cantidad de carga eléctrica que atraviesa el conductor por unidad de tiempo. La unidad de intensidad es el amperio.
• Elemento de corriente: Es un trozo de conductor recorrido por una intensidad de corriente de valor I.

Propiedades de las Líneas de Fuerza (LDF)

Las LDF de un campo magnético son tangentes en cada punto a la dirección del vector B. Estas líneas son siempre cerradas (no existen monopolos magnéticos). Para el caso de un imán, parten del polo Norte y terminan en el Sur.

Interacción y Fuerza Magnética

El módulo de la fuerza F presenta las siguientes características:

• Es proporcional a la intensidad I que atraviesa el elemento de corriente.
• Es proporcional a la longitud l del elemento de corriente.
• Depende de la orientación del elemento de corriente con respecto a las LDF del campo magnético. En concreto, F es proporcional al seno del ángulo formado por el elemento de corriente con B.

Cabe destacar que una fuerza perpendicular a la trayectoria no realiza trabajo, por lo que no modifica el módulo de la velocidad ni la energía cinética de la partícula. La fuerza que realiza el campo magnético modifica la dirección de la velocidad de la carga, siendo origen, por tanto, de una aceleración normal.

Leyes y Componentes

• Ley de Biot-Savart: Permite calcular el campo magnético creado por un conductor recorrido por una intensidad I a una cierta distancia del mismo.
• Amperio: Se define como la intensidad de corriente que, circulando por un hilo recto indefinido y por un elemento de corriente de 1 m de longitud dispuesto paralelamente al primero, da lugar a una fuerza entre los conductores de 2 × 10⁻⁷ N cuando la distancia entre el elemento de corriente y el hilo indefinido es de un metro.
• Solenoide: Está formado por un hilo conductor enrollado que crea N espiras casi circulares. El campo magnético en su interior es prácticamente constante y está dirigido siguiendo la dirección del eje del solenoide.