Fundamentos del Electromagnetismo: Inducción, Campos y Materiales

Conceptos Fundamentales del Electromagnetismo

Inducción Electromagnética

La variación del campo magnético de la primera bobina era lo que inducía la corriente eléctrica momentánea en la segunda.

La inducción electromagnética es el fenómeno consistente en provocar o inducir una corriente eléctrica mediante un campo magnético variable.

Flujo Magnético

El flujo magnético es el número de líneas del campo magnético que atraviesan una superficie dada.

Leyes Clave del Electromagnetismo

Ley de Faraday

La corriente eléctrica es inducida por la variación del flujo magnético. La fuerza electromotriz (FEM) que da lugar a la corriente eléctrica inducida en un circuito es igual a la rapidez con que varía el flujo magnético a través del mismo. La unidad es el voltio (V), donde 1 voltio = 1 Weber/segundo (Wb/s).

Ley de Lenz

El sentido de la corriente inducida es tal que el campo magnético creado por dicha corriente tiende a oponerse a la variación del flujo magnético que la ha originado.

Formas de Inducir una Corriente Eléctrica

• Variando el campo magnético.
• Variando el tamaño de la superficie atravesada por las líneas de campo.
• Variando la orientación de la espira en el campo al hacerla girar.

Autoinducción

Toda corriente de intensidad variable que circule por un conductor induce una fuerza electromotriz en el propio conductor que se opone a la variación que la produce.

Aportes de Maxwell

Maxwell postuló que un campo magnético variable con el tiempo induce otro eléctrico, proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético y perpendicular a aquel. De manera recíproca, un campo eléctrico variable con el tiempo induce otro magnético, proporcional a la rapidez con que cambia el flujo eléctrico y perpendicular a aquel. La luz es, en realidad, una perturbación electromagnética que se propaga por el campo.

Tipos de Materiales Magnéticos

Según su comportamiento frente a un campo magnético externo, los materiales se clasifican en:

• Ferromagnéticos: Materiales que orientan los momentos magnéticos atómicos en la dirección y sentido de un campo magnético externo, mostrando una fuerte magnetización.
• Paramagnéticos: Se magnetizan débilmente en presencia de un campo magnético externo.
• Diamagnéticos: Frente a un campo magnético externo, estos materiales son repelidos muy débilmente hacia zonas donde el campo magnético es menos intenso.

Diferencias y Similitudes entre Campos Eléctricos y Magnéticos

• El campo eléctrico es conservativo, pero el magnético no lo es.
• Los fenómenos magnéticos son estáticos y los eléctricos dinámicos.
• Pueden aislarse cargas eléctricas positivas, pero nunca aparecen por separado polos norte y sur magnéticos.
• Las cargas en reposo solo originan campos eléctricos. Las cargas en movimiento originan campos eléctricos y magnéticos.
• Los circuitos magnéticos, a diferencia de los eléctricos, suelen ser no lineales (presentan saturación magnética).
• Ambos campos son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia, pero el campo eléctrico es radial y el magnético es perpendicular.
• Las líneas de campo eléctrico poseen la dirección de la fuerza eléctrica sobre la carga positiva, mientras que las líneas de campo magnético son perpendiculares a la fuerza magnética sobre una carga móvil.
• Las líneas de campo eléctrico comienzan en las cargas positivas y terminan en las cargas negativas; las líneas de campo magnético forman circuitos cerrados.
• Una corriente eléctrica circula enteramente por los conductores; el flujo magnético puede presentar derivaciones en el aire.

Analogías entre Magnitudes Eléctricas y Magnéticas

Existen importantes analogías entre las magnitudes eléctricas y magnéticas, facilitando la comprensión de sus principios: