Principios Fundamentales del Electromagnetismo

Unidad de Inducción Magnética: El Tesla

La unidad de inducción magnética es el tesla. Un tesla es el valor de la inducción magnética de un campo que ejerce una fuerza de 1 N sobre una carga eléctrica de 1 C que se mueve con una velocidad de 1 m/s perpendicular al campo.

Ley de Biot y Savart

Biot y Savart midieron el valor de la inducción magnética B, debida a un conductor rectilíneo largo por el que circula una corriente i en un punto situado a una distancia r. La ley de Biot y Savart permite calcular el campo magnético en el centro de una espira circular de radio R por la que circula una corriente eléctrica i. El campo es perpendicular a todos los elementos de corriente en que podemos descomponer la espira, por ser perpendicular al plano que la contiene.

Flujo Magnético

El producto de B·S se denomina flujo magnético y representa el número de líneas que atraviesan la superficie: Φ = B·S. Para hallar el flujo, se proyecta la superficie según la dirección del campo. La unidad de flujo en el S.I. es el weber, que se define como el flujo magnético que atraviesa una superficie de 1 m² situada perpendicularmente a un campo de 1 T.

Ley de Faraday-Lenz

La ley de Faraday-Lenz explica el valor de la fuerza electromotriz inducida, pero no su sentido. La fuerza electromotriz ε inducida en un circuito es igual a la variación del flujo magnético Φ que lo atraviesa por unidad de tiempo.

En el caso de una espira, al acercar o alejar un imán, la variación del flujo magnético aumentaba o disminuía porque así lo hacía el campo magnético. Cuando se mantienen fijos el imán y la espira, si esta se deforma, el flujo a través de ella varía al modificar su superficie, aunque el campo permanezca constante. La corriente inducida es mayor cuanto mayor sea la rapidez de la variación de su flujo: cuanto más rápidamente acerquemos o alejemos el imán a la espira o cuanto más rápida sea su deformación. La corriente inducida circula en el sentido en el que se genera un campo magnético por la espira, cuyo flujo tiende a contrarrestar el del campo magnético del imán.

Principio de un Generador Eléctrico

La bobina gira con velocidad constante en un campo magnético uniforme creado por el imán. Se induce así una f.e.m. sinusoidal que varía de sentido 2 veces cada periodo. Los extremos de la espira se conectan al circuito externo mediante escobillas. La energía mecánica necesaria para girar la bobina se transforma en energía eléctrica.

Alternadores más complejos constan de inductor (imán o electroimán) e inducido (circuito donde se produce la f.e.m.). La parte móvil es el rotor y la fija el estator.

Origen de los Campos Eléctricos y Magnéticos

Ambos campos tienen su origen en las cargas eléctricas. Una carga eléctrica en movimiento produce un campo eléctrico y un campo magnético. Una carga en reposo genera solo un campo eléctrico.