Principios Clave del Electromagnetismo: Circuitos, Inducción y Fuerzas

Electromagnetismo: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones

Circuitos Magnéticos

Un circuito magnético es el camino cerrado que recorren las líneas de fuerza magnética. Se clasifican en:

1. Circuito Simple: Es recorrido en su totalidad por todas las líneas de fuerza.
2. Circuito Compuesto: El flujo magnético se ramifica en varios caminos.
3. Homogéneos: Constituidos por una sola sustancia, con sección uniforme y sometidos a igual inducción en todo su recorrido.
4. Heterogéneos: Compuestos por varias sustancias, distintas secciones o inducciones, o una combinación de estas condiciones.

Magnitudes del Circuito Magnético

• Reluctancia Magnética (R): Es la oposición que ofrece un circuito magnético al paso de las líneas de fuerza.
• Permeancia o Conductancia Magnética (s): Es la propiedad del circuito magnético que permite el paso de las líneas de fuerza. Es la magnitud inversa de la reluctancia magnética.
• Fuerza Magnetomotriz (F): Es la causa que mantiene el flujo de líneas de fuerza en un circuito magnético. Se manifiesta siempre que una bobina es recorrida por corriente eléctrica.

Fuerzas Electromotrices (F.e.m.) Inducidas

Una F.e.m. inducida se genera bajo las siguientes condiciones:

• En todo conductor que se encuentra en el interior de un campo magnético y es sometido a una variación de flujo.
• Se genera entre sus extremos una diferencia de potencial que recibe el nombre de F.e.m. inducida.
• Si dicho conductor forma parte de un circuito cerrado, esa F.e.m. dará lugar a una corriente eléctrica llamada corriente inducida.

Tipos de F.e.m. Inducida

1. F.e.m. Inducida de Forma Dinámica:

   Consiste en producir la variación de flujo sobre un conductor que está dentro de un campo magnético de intensidad constante, por el movimiento relativo entre el campo y el conductor.

2. F.e.m. Inducida de Forma Estática:

   Consiste en producir la variación de flujo sobre un conductor que está fijo dentro de un campo magnético estático y de intensidad variable. En este procedimiento se basan los transformadores.

3. F.e.m. Inducida en un Conductor Rectilíneo:

   Si movemos un conductor rectilíneo en el interior de un campo magnético, perpendicularmente a las líneas de fuerza, se induce en él una F.e.m. cuyo valor es directamente proporcional a:

   • La longitud del conductor bajo la acción del campo.
   • La inducción magnética.
   • La velocidad de desplazamiento.

Ley de Lenz

Todo fenómeno se opone a la causa que lo produce. Ejemplos:

• Cuando un imán se acerca a una espira, se produce una corriente que induce un campo magnético que se opone al acercamiento del imán.
• Si el imán se aleja, aparece un polo en la cara de la espira, frente al imán, producido por la corriente inducida que se opone al alejamiento del imán.
• Si el conductor es fijo y el campo variable, la F.e.m. inductiva tiende a crear una corriente que, a su vez, da lugar a un campo magnético que se opone al campo variable.

Autoinducción

Cuando un circuito aislado es recorrido por una corriente eléctrica variable, se genera un campo magnético variable que induce, a su vez, una F.e.m. inducida sobre el propio circuito. La F.e.m. inducida da lugar a una corriente eléctrica que se opone a la original del circuito. Este fenómeno se denomina autoinducción.

Inducción Mutua

Cuando se sitúan próximos dos circuitos eléctricos recorridos por una corriente variable, cada uno induce en el otro una F.e.m. que, según la Ley de Lenz, tiende a oponerse a la F.e.m. que genera la corriente original del circuito.

Energía Almacenada por una Bobina

Al conectar una bobina a una fuente de tensión de corriente continua (C.C.), la bobina almacena una cantidad de energía que se manifiesta en forma de arco de ruptura cuando se abre el circuito.

Fuerza Ejercida sobre un Conductor en un Campo Magnético

Al introducir un conductor recorrido por una corriente en el interior de un campo magnético, la resultante de los dos campos que actúan da lugar a una fuerza que desplaza al conductor. La fuerza (F) se denomina:

• Electromagnética: Cuando el campo es producido por un imán permanente.
• Electrodinámica: Cuando el campo es debido a una corriente eléctrica.