La Relación Fundamental entre Electricidad y Magnetismo: Experimentos de Oersted y Ampère

La Relación entre Electricidad y Magnetismo

Durante mucho tiempo, las propiedades magnéticas y las eléctricas se estudiaron por separado. Sin embargo, una serie de experimentos fundamentales demostraron que estas fuerzas están intrínsecamente relacionadas, dando origen al campo del electromagnetismo.

Experiencia de Oersted: El Nacimiento del Electromagnetismo

La experiencia de Oersted consistió en observar cómo una aguja imantada se colocaba perpendicular a una corriente eléctrica. Este experimento fue crucial:

• Una aguja imantada, situada debajo de un conductor, se coloca perpendicular a este cuando por él circula una corriente eléctrica.
• Oersted puso de manifiesto que la electricidad y el magnetismo estaban relacionados, ya que hasta ese momento no se habían relacionado las propiedades magnéticas con las eléctricas.

Si por el alambre no circula corriente, la aguja indica el norte. Al hacer pasar una corriente, la aguja tiende a orientarse en la dirección perpendicular a esta. La desviación es mayor cuando aumenta la intensidad de la corriente. (Ver Figuras Ilustrativas)

Determinación del Sentido de la Desviación

El sentido de la desviación de la aguja imantada se determina por medio de la Regla de la Mano Derecha. Para aplicarla:

1. Se sitúa la mano derecha con la palma hacia el conductor.
2. El dedo pulgar se orienta en la dirección y sentido de la intensidad de la corriente.
3. El resto de los dedos indicará la orientación del norte de la aguja.

Magnetismo Natural y Dipolos Magnéticos

La experiencia de Oersted demostró que las corrientes eléctricas producen los mismos efectos que los imanes. Posteriormente, Ampère descubrió cómo las corrientes eléctricas se repelían o atraían entre sí.

En la actualidad, sabemos que el movimiento de los electrones alrededor del núcleo de los átomos produce los mismos efectos que un pequeño imán. Una zona del material donde estos pequeños imanes están igualmente orientados suma su efecto y forma así un dipolo magnético.

Orientación de los Dipolos

Cuando todos los dipolos magnéticos de un material están orientados en una misma dirección, los efectos de cada uno se suman y el material es magnético. En cambio, si los dipolos están orientados al azar, los efectos se contrarrestan y el material no está imantado.

Imanes Artificiales

Para imantar un material no magnético (como el hierro, cobalto o níquel), se le mantiene dentro de un gran campo magnético durante un cierto tiempo. Así, los dipolos se reorientan en una misma dirección y el material se convierte en un imán artificial. (Ver Figura A: Disposición de dipolos magnéticos en un material no imantado; Figura B: Disposición de dipolos magnéticos en un material imantado).

El Electroimán

Un electroimán consiste en un solenoide en cuyo interior se ha introducido una barra de hierro dulce. Al hacer circular una corriente eléctrica por la bobina, el campo magnético generado es más intenso que el de la simple bobina, ya que el hierro se imanta y el campo magnético que crea se suma al de la bobina.

Dado que es un imán temporal, al desaparecer la corriente desaparece el campo magnético, por ello se utiliza en numerosas aplicaciones industriales.

Definición del Amperio (A)

Ampère estudió la interacción entre corrientes paralelas y, en su honor, se definió la unidad de intensidad de corriente eléctrica.

Definición Formal

Un amperio (A) es la intensidad de corriente eléctrica que circula por dos conductores rectilíneos paralelos e indefinidos, separados un metro de distancia en el vacío, que produce una fuerza de 2 × 10^-7 N por metro de longitud.