Principios Fundamentales del Electromagnetismo: Leyes y Materiales Magnéticos

Leyes Fundamentales del Campo Magnético

Ley de Biot y Savart

Determina el campo magnético creado en un punto del espacio por un elemento de corriente.

• Elemento de corriente: Es un vector elemental que tiene la dirección del conductor y el sentido de la corriente.

Ley de Lorentz

Es la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe una partícula cargada o una corriente eléctrica.

Ley de Ampère

La ley que nos permite calcular campos magnéticos a través de las corrientes eléctricas.

Definiciones Clave

Definición de Amperio

Es la corriente que, circulando por dos conductores paralelos e indefinidos separados una distancia de un metro en el vacío, produce sobre cada conductor una fuerza de 2 x 10^-7 N por metro de longitud de conductor.

Sustancias Magnéticas

Clasificación de las sustancias según su comportamiento en presencia de campos magnéticos:

Sustancias Ferromagnéticas

• Son fuertemente atraídas por un imán y fácilmente imantables.
• Ejemplos: El hierro, el cobalto, el níquel y el acero.
• Estas sustancias constan de pequeñas regiones llamadas dominios magnéticos, en las cuales todos los átomos tienen la misma orientación magnética.
• En un material ferromagnético no imantado, los dominios están orientados al azar. Pero en presencia de un campo magnético externo, la mayoría de los dominios se orientan en la misma dirección y sentido que el campo exterior (excepto el acero, que puede retener magnetización).

Sustancias Paramagnéticas

• Son débilmente atraídas por un imán.
• Ejemplo: El aluminio.
• La orientación de sus dipolos atómicos en presencia de un campo es muy débil.

Sustancias Diamagnéticas

• Son débilmente repelidas por un imán.
• Ejemplos: El cobre, la plata, el plomo.

Inducción Electromagnética

Experiencia de Faraday

Observaciones sobre la generación de corriente eléctrica por variación de flujo magnético:

• Solamente aparece corriente mientras haya movimiento relativo entre el conductor y el campo magnético (o variación del campo).
• La corriente cesa en el instante en que cesa el movimiento o la variación.
• La corriente cambia de sentido si se cambia el sentido del movimiento relativo.
• La corriente que aparece en la espira es producida por una fuerza electromotriz inducida (f.e.m.).
• La f.e.m. inducida cambia de polaridad cuando se invierte el sentido del movimiento relativo.
• En las corrientes inducidas aparecen dos elementos: el inducido (es el circuito donde aparece la corriente) y el inductor (es el agente productor del fenómeno, como un imán o un campo magnético variable).

Experiencia de Henry

Confirmación de la inducción por movimiento de un conductor en un campo:

• Cuando el alambre se mueve a través del campo, el galvanómetro indica que hay corriente.
• Mientras el conductor se mueve hacia arriba (por ejemplo), la corriente circula en un sentido. Pero si se mueve hacia abajo, la corriente tiene sentido opuesto.
• La corriente se induce solo si el alambre se mueve cortando las líneas de campo magnético.

Ley de Lenz

Establece el sentido de la corriente inducida: la corriente se induce en un sentido tal que los efectos que genera (su propio campo magnético) tienden a oponerse al cambio de flujo magnético que la origina.

Ley de Faraday (Cuantitativa)

La corriente inducida es producida por una fuerza electromotriz inducida (f.e.m.) que es directamente proporcional a la rapidez con que varía el flujo magnético inductor (Φ) a través del circuito, y al número de espiras (N) del inducido.