Semejanzas entre campo eléctrico y campo magnético

La fuerza de Lorentz es aquella que ejerce un campo magnético B sobre una carga en movimiento. Su expresión es

F = q (v x B) . F es la fuerza a la que está sometida la carga q que entra con una velocidad v en una regíón donde

existe un campo magnético. El producto de ambos vectores es un producto vectorial y, de acuerdo con la definición del

mismo, tendremos que el módulo de F vale F = q.V.B.Sen a , siendo a el ángulo formado por los vectores v y B .

• El vector F es perpendicular al plano formado por los vectores v y B y su sentido se

obtiene utilizando la regla de la mano izquierda. Si q es negativa, el sentido de la fuerza es el contrario.

• Si la carga se mueve en la dirección del campo magnético,y por tanto, la fuerza magnética sobre la carga será nula.

• En el caso de que v y B sean perpendiculares la fuerza alcanzará su valor máximo.

• Si en un punto del espacio existen superpuestos un campo eléctrico

y un campo magnético, la fuerza total de una carga móvil es la suma de las dos

En el caso de una partícula cargada que entra en un campo magnético uniforme

con velocidad perpendicular al campo, la fuerza de Lorentz es una fuerza

constante siempre perpendicular a la velocidad, que no acelera ni frena a la

partícula, sino que la desvía de su trayectoria de una manera regular. Se

produce un movimiento circular con velocidad de módulo constante.

Igualando la fuerza magnética con la fuerza centrípeta debida al giro se tiene qvb=mv2/r, de donde se deduce la expresión que permite calcular el

radio de la circunferencia que describe la partícula: r=mv/qB

Veamos la acción de un campo magnético sobre un conductor sobre el que circula una corriente eléctrica.
Una

corriente eléctrica consiste en un flujo de electrones con una velocidad común de desplazamiento. Por consiguiente,

cada uno de los electrones que forman la corriente estará sometido a una fuerza magnética, cuando el conductor se

encuentre en un campo magnético. La resultante de todas las fuerzas será la fuerza que actúa sobre el conductor.

Para conocer la dirección y sentido de la fuerza también se puede aplicar la regla de la mano izquierda

Supongamos dos conductores rectilíneos y paralelos separados una distancia r y por los que pasan corrientes I1 e I2 en el mismo sentido. Como cada conductor se encuentra dentro del campo magnético creado por el otro, cada uno estará sometido a una fuerza magnética. El conductor 1 crea un campo magnético a su alrededor descrito por la ley de Biot y Savart. En el punto P2 situado a una distancia r y donde se encuentra el conductor 2, este campo magnético vale B=μI/2pir

. Este campo magnético ejerce una fuerza sobre el conductor 2 que viene dada por la fuerza de Lorentz aplicada a un conductor

El conductor 2 crea a su vez, un campo magnético en el punto

P1, donde se encuentra el conductor 1, que vale B=μI72pir y la fuerza a la que está sometido el conductor 1 

Ambas fuerzas, F1,2 y F2,1, tienen el mismo módulo, la misma dirección, pero sentido opuesto.

Podemos resumir diciendo: Dos conductores paralelos e indefinidos por los que circulan corrientes en el mismo sentido, se atraen.

Si las corrientes son de sentido contrario, ambos conductores se

repelen, con el mismo módulo de la fuerza que eh calculado anteriormente 

El hecho de que dos conductores paralelos ejerzan fuerzas de atracción y repulsión entre ellos se ha tomado como criterio para definir la unidad de intensidad de corriente en el S.I.:

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 2.10-7 N por metro de longitud.

Oersted situó una brújula junto a un conductor desconectado. En esta situación la brújula marcaba el polo norte del campo magnético terrestre. Pero si este conductor se conectaba a una batería y se hacia pasar, por tanto una corriente eléctrica, la brújula se orientaba perpendicularmente al conductor. Además si cambiaba la polarización de la batería y por tanto el sentido de la corriente eléctrica, observaba que el imán giraba 180º. Supuso que un conductor por el que pasa una corriente eléctrica genera un campo magnético a su alrededor. A raíz de esta experiencia de Oersted se comenzó a relacionar las propiedades eléctricas con las magnéticas y empezar a hablar del Electromagnetismo. Poco después Biot y Savart descubrieron la relación que existe entre una corriente y el campo magnético que ésta produce. El módulo del campo magnético creado en un punto P, situado a una distancia r de la línea de corriente resulta ser: B=μI/2pir

Todas las líneas de fuerza del campo magnético son circunferencias situadas en planos perpendiculares al conductor y con centro en él, de sentido el de giro del tornillo que avanza con la corriente. Este sentido de giro también se obtiene por la regla de la mano derecha: si se coge el conductor con la mano derecha de manera que el pulgar apunte en el sentido de la corriente, los demás dedos rodearán el conductor en el mismo sentido que lo hacen las líneas de campo, tal y como se indica en la figura. El campo magnético creado por espiras y bobinas conductoras es la base del funcionamiento de muchos dispositivos eléctricos. A partir de la ecuación de Biot y Savart se obtiene el campo magnético producido por una corriente circular en el centro de la espira.
El campo creado es directamente proporcional a la intensidad de la corriente e inversamente

proporcional al radio de la espira. B=μI/2r

Las líneas de campo magnético entran por una de las caras y salen por la otra; la espira se comporta como un imán, tiene polos magnéticos o cara Norte y cara Sur. En este caso, si se aplica la regla de la mano derecha colocando los cuatro dedos de la mano en el sentido de la corriente, el quinto dedo, el pulgar, nos indica la cara que actúa como cara Norte de la espira. Si tenemos un dispositivo formado por N espiras paralelas muy próximas, enrolladas alrededor de un cilindro, que recibe el nombre de bobina o solenoide, el campo magnético creado en su centro es: B=μIN/2r

Un alternador es un dispositivo industrial que basándose en la inducción electromagnética de Faraday produce energía eléctrica a partir de energía mecánica de rotación. La energía mecánica permite hacer rotar de forma continua un campo magnético a través de unos bobinados, con lo que se consigue una variación del flujo que los atraviesa y en definitiva, la producción de una corriente eléctrica inducida en ellos. En los alternadores industriales, el estátor (la parte fija) es el inducido (las bobinas de espiras) y el rotor ( la parte que gira) es el inductor (el campo electromagnético). Exactamente al revés que el giro de la espira en el interior de un campo magnético.