Cuando una carga eléctrica se mueve, genera un campo magnético. Si esta carga se mueve dentro de un campo magnético distinto al suyo, ambos campos se influyen mutuamente y ejercen una fuerza sobre la carga. Este fenómeno también se aplica a un conductor por donde circula una corriente eléctrica, ya que las cargas en movimiento dentro del conductor experimentan la acción de este campo magnético.
1. Fuerza sobre el conductor en un campo magnético
Si tenemos un conductor de longitud LLL colocado en un campo magnético BBB, a través del cual circula una corriente III, el campo magnético ejerce una fuerza sobre el conductor. Esta fuerza es el resultado de las interacciones entre las cargas en movimiento en el conductor y el campo magnético. El valor de esta fuerza se determina mediante la siguiente expresión (que dependería de la dirección del campo y el sentido de la corriente):F=B⋅I⋅L⋅sin(ϕ)F = B \cdot I \cdot L \cdot \sin(\phi)F=B⋅I⋅L⋅sin(ϕ)
Donde:
- FFF es la fuerza sobre el conductor,
- BBB es la inducción magnética,
- III es la corriente en el conductor,
- LLL es la longitud del conductor en el campo magnético,
- ϕ\phiϕ es el ángulo entre el conductor y el campo magnético.
La fuerza es máxima cuando el conductor y el campo magnético son perpendiculares (es decir, cuando sin(ϕ)=1\sin(\phi) = 1sin(ϕ)=1) y es nula cuando el conductor y el campo tienen la misma dirección (cuando sin(ϕ)=0\sin(\phi) = 0sin(ϕ)=0).
2. Regla de la mano izquierda
El sentido de la fuerza que actúa sobre el conductor se puede determinar usando la regla de la mano izquierda. Según esta regla, si colocamos los dedos de la mano izquierda de modo que el dedo índice apunte en la dirección del campo magnético BBB y el dedo medio apunte en la dirección de la corriente III, el dedo pulgar indicará el sentido de la fuerza que desplazará el conductor.
3. Fuerzas sobre una espira en un campo magnético
Si tenemos una espira rectangular ubicada dentro de un campo magnético y conectada a una fuente de corriente, la espira experimentará fuerzas debido al campo magnético. Dependiendo de la disposición de la espira, estas fuerzas generarán un par de fuerzas que harán girar la espira alrededor de un eje perpendicular al campo magnético, lo que constituye el principio de funcionamiento de los motores eléctricos.
Fuerzas sobre la espira:
- En los costados 1-4 y 2-3 de la espira, aparecen fuerzas iguales y opuestas F1F_1F1, lo que da como resultado una fuerza neta nula.
- En los costados 1-2 y 3-4, aparecen fuerzas iguales F2F_2F2 y de sentido contrario, perpendiculares al campo magnético. Estas fuerzas generan un par de fuerzas que causan el giro de la espira.
4. Aplicación en motores eléctricos
El principio descrito es la base de funcionamiento de los motores eléctricos, donde el par de fuerzas sobre la espira genera un movimiento rotatorio, permitiendo que la energía eléctrica se convierta en energía mecánica. Este tipo de acción es fundamental en la operación de numerosos dispositivos eléctricos, como generadores y motores, que utilizan campos magnéticos para transformar energía.
Deja una respuesta