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Cita para la reflexión: La educación y la cortesía abren todas las puertas (Thomas Carlyle)

Física

ELECTRICIDAD

Magnetismo y electromagnetismo - 4ª parte


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Efectos electromagnéticos en un conductor

n 1819, el físico danés Oersted descubrió que entre el magnetismo y la electricidad había una relación perfectamente definida. Encontró que toda corriente eléctrica va acompañada de ciertos efectos magnéticos que obedecen a leyes determinadas.

Hans Cristian Oersted (1777-1851)
Hans Cristian Oersted (1777-1851)

Por medio de la experimentación, Oersted comprobó que un hilo que conduce una corriente eléctrica está rodeado de un campo magnético. Si este campo se aplicase a una aguja magnética se orientaría en forma similar a como lo haría un imán permanente.

El descubrimiento de este efecto electromagnético no era un tema menor, aunque en aquel momento no se intuyera la gran trascendencia que tendría en un futuro. Sería el físico alemán Heinrich Hertz (1857-94), célebre por sus investigaciones relativas a la propagación de las ondas electromagnéticas, el que pondría los cimientos de la radiocomunicación, y en los cuales se fundó la telegrafía sin hilos.

Más tarde, de la mano de  Guglielmo Marconi (1874-1937) vendría la primera aplicación práctica de las experiencias de Hertz con las ondas electromagnéticas, al inventar el primer aparato transmisor de señales telegráficas sin hilos.

Campo magnético alrededor de un conductor

Siempre que hay un flujo de corriente a través de un conductor existe un campo magnético en torno a él, y la dirección de este campo depende del sentido de la corriente eléctrica.

Cuando la corriente circula de izquierda a derecha, el sentido del campo magnético es contrario a las agujas del reloj. Si el sentido del flujo de la corriente se invierte, el sentido del campo magnético también se invierte.

El sentido del campo magnético es contrario a las agujas del reloj cuando la corriente circula de izquierda a derecha, y viceversa  El sentido del campo magnético es contrario a las agujas del reloj cuando la corriente circula de izquierda a derecha, y viceversa
El sentido del campo magnético es contrario a las agujas del reloj cuando la corriente circula de izquierda a derecha, y viceversa

Si realizásemos un corte transversal del conductor y pudiésemos observar el campo magnético que lo rodea desde esa perspectiva, veríamos la forma que adopta el campo magnético a todo lo largo del conductor. En la ilustración, el círculo central es el conductor y los círculos con flechas indican el sentido de la líneas de fuerza; el punto del círculo central significa que la corriente va en dirección a usted, mientras que la cruz significa que la corriente viene desde usted.

Corte transversal de un conductor  Corte transversal de un conductor
Corte transversal de un conductor. La cruz central indica que la corriente entra en el conductor desde la posición en que se encuentra usted; por su parte, el punto indica que la corriente sale en dirección hacia usted

El campo magnético producido por una corriente eléctrica, siempre forma ángulo recto con la corriente que lo produce. El campo magnético tiene dirección e intensidad, y sus líneas de fuerza están concentradas cerca del conductor, diminuyendo a medida que la distancia al conductor aumenta. En realidad, el campo magnético de un conductor no se limita a un solo plano, sino que se extiende a lo largo de toda su longitud.

Campo magnético alrededor de conductores paralelos

Corrientes directas

Los campos magnéticos producidos por corrientes eléctricas en conductores paralelos causarán atracciones o repulsiones dependientes de la dirección en que fluya la corriente en cada conductor. En siguiente ilustración puede observarse el efecto de dos corrientes paralelas que fluyen en la misma dirección.

Corrientes paralelas directas producen campos electromagnéticos que se atraen
Corrientes paralelas directas producen campos electromagnéticos que se atraen

En la zona ente los conductores, las líneas de fuerza se oponen, causando la debilitación del campo. En la zona de fuera de los conductores, el campo se refuerza. A causa de la debilitación del campo, las líneas de fuerza tienden a abrazar a ambos conductores y éstos se atraen uno al otro. Por lo tanto, se puede establecer que las corrientes paralelas fluyendo en la misma dirección producen campos electromagnéticos que se atraen.

Corrientes opuestas

En la siguiente ilustración puede observarse el efecto de dos corrientes paralelas que fluyen en direcciones opuestas. La dirección de las líneas de fuerza indican que los campos magnéticos en la zona entre los dos conductores se ayudan el uno al otro. Ya que ahora esta parte interior del campo magnético está reforzado en relación con la parte externa de los conductores, tenderá a separarlos, por ello las líneas concéntricas están más juntas entre sí en la parte interior que la exterior. Por lo tanto, podemos establecer, que corrientes paralelas, fluyendo en direcciones opuestas, producen campos electromagnéticos que se repelen.

Corrientes paralelas opuestas producen campos electromagnéticos que se repelen
Corrientes paralelas opuestas producen campos electromagnéticos que se repelen

Regla de la mano izquierda para un conductor

La relación entre la dirección de las líneas de fuerza del campo y la corriente en el conductor, viene determinada por la regla de la mano izquierda para un conductor. Esta regla se basa en la teoría electrónica del flujo de corriente de negativo a positivo, y se la emplea para determinar el sentido de las líneas de fuerza de un campo electromagnético.

Regla de la mano izquierda para un conductor

Para aplicar la regla, se toma el conductor con la mano izquierda, con el pulgar extendido en la dirección en que fluye la corriente. En esta posición, la extensión de los dedos indica la dirección del campo magnético, que como se ha dicho, es contraria a las agujas del reloj cuando la corriente entra desde izquierda a derecha.

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