Electricidad y Magnetismo

Aunque no sepamos exactamente qué son o cómo funcionan, todos hemos oído hablar de la electricidad y el magnetismo, e incluso los hemos utilizado, por separado o juntos. Sabemos que necesitamos electricidad, que la generamos para nuestros hogares, pero ¿cómo funciona? ¿Qué reglas sigue la electricidad? Sabemos que el magnetismo existe en la Tierra, pero ¿dónde? ¿Por qué funciona como lo hace? Además, ¿cómo se relacionan entre sí estos dos importantes conceptos físicos? Averigüémoslo.

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Índice de temas

    Definición de electricidad y magnetismo en física

    En el mundo de la física, la electricidad y el magnetismo suelen ir de la mano. Ambos desempeñan papeles clave en el electromagnetismo y los campos electromagnéticos, y las cargas eléctricas no sólo responderán a los campos eléctricos, sino también a los magnéticos. Las cargas eléctricas generarán sus propios campos magnéticos cuando se muevan a través de un alambre, así que, en cierto sentido, los imanes también responderán a veces a los campos eléctricos.

    Para comprender primero la relación entre la electricidad y el magnetismo, debemos entenderlos como entidades separadas.

    Definición de electricidad

    La electricidad no tiene una definición estricta, sino más bien una descripción.

    Se puede decir que laelectricidad engloba todos los fenómenos que se producen como consecuencia de las cargas eléctricas.

    Loscampos eléctricos son zonas en las que se puede sentir una fuerza eléctrica.

    La electricidad puede presentarse de dos formas: dinámica o estática. Estas formas significan simplemente si las partículas cargadas que componen la electricidad están en movimiento o en reposo, respectivamente. Las cargas en movimiento forman una corriente, y ésta es la forma que adopta la electricidad en los cables y circuitos eléctricos en su conjunto. Por otro lado, la electricidad estática se produce cuando se produce un desplazamiento de electrones entre dos objetos que no suelen ser buenos conductores de electricidad, lo que significa que las cargas de estos dos objetos no estarán equilibradas.

    La capacidad de un material para conducir o aislar la electricidad depende de si los átomos que lo componen tienen muchos electrones libres. Esto se conoce como la valencia de un átomo, y cuantos más sean los llamados electrones de valencia, mejor conducirá la electricidad el material.

    Definición de magnetismo

    Al igual que la electricidad, el magnetismo se presenta mejor como una descripción que como una definición estricta.

    El magnetismo puede describirse como el conjunto de fenómenos que se producen como resultado de la magnetización de imanes permanentes e inducidos y de cargas en movimiento.

    Los camposmagnéticos son las zonas en las que se puede sentir la fuerza magnética.

    Los campos magnéticos no son visibles, y sabemos que existen por sus interacciones con objetos capaces de interactuar con un campo magnético. Algunos ejemplos de objetos que pueden interactuar con campos magnéticos son una pequeña lista de metales que contienen cobalto, níquel y hierro. Además, otros campos magnéticos son capaces de interactuar con ellos, incluidos los campos magnéticos que sabemos que pueden generarse a partir de la corriente que se mueve a través de un alambre.

    Una imagen de un imán.Fig. 1. Un imán típico, con un polo norte y un polo sur.Wikimedia Commons

    Cuando se genera un campo eléctrico a partir de un campo magnético, o viceversa, esta combinación es responsable del llamado campo electromagnético. Este campo a veces transmite ondas, que llamamos ondas electromagnéticas. Estas ondas son responsables de muchas cosas que vemos en la vida cotidiana, ya que las ondas de radio, las microondas, las ondas de luz visible, los rayos X y los rayos gamma entran dentro de las ondas electromagnéticas.

    Diferencia entre electricidad y magnetismo

    Ya hemos establecido que la relación entre la electricidad y el magnetismo es estrecha, pero aún hay cosas que los diferencian. Por ejemplo, los campos eléctricos son mucho más potentes que los magnéticos, en el sentido de que las fuerzas que ejercen son más masivas en comparación con la energía necesaria para generarlos.

    Otra diferencia clave entre la electricidad y el magnetismo es que un campo eléctrico puede ser generado por un monopolo eléctrico, que es un único punto del que surgen las líneas de campo eléctrico. Esto no es posible en el magnetismo: como los monopolos magnéticos no existen, siempre debe haber dos polos en una fuente magnética y, por tanto, no hay campos magnéticos cuyas líneas de campo magnético emerjan de un único punto.

    Efectos de la electricidad y el magnetismo

    El efecto de una carga eléctrica en movimiento es la inducción de un campo magnético. A su vez, el efecto de un campo magnético en movimiento es la inducción posterior de una corriente eléctrica.


    Electricidad y Magnetismo Un bucle de corriente magnética que rodea un campo eléctrico StudySmarterFig. 2. Ejemplo de una corriente magnética que induce un campo eléctrico. Wikimedia Commons

    La electricidad y el magnetismo tienen muchos efectos sobre muchas cosas. Sin embargo, son notables los efectos sobre el cuerpo humano y su salud. El cuerpo humano contiene y utiliza corrientes eléctricas regularmente, en el cerebro, en el sistema nervioso y en todo el resto del cuerpo. Por tanto, los campos eléctricos y magnéticos que atraviesan el cuerpo son capaces de generar corriente eléctrica dentro de tu cuerpo, lo que puede provocar alteraciones visuales, así como movimientos musculares, ya que tus músculos se activan con la corriente eléctrica. Sin embargo, en el caso de los campos eléctricos y magnéticos externos, esto requeriría una intensidad de campo mucho mayor que la habitual en los campos eléctricos y magnéticos que puedes encontrar en la vida cotidiana, por lo que no es un problema con el que esperes encontrarte nunca.

    Propiedades de la electricidad y el magnetismo

    Hemos visto qué efectos son capaces de provocar la electricidad y el magnetismo, cuáles son sus semejanzas y cuáles sus diferencias. Pero, ¿cuáles son sus propiedades reales?

    La primera y más obvia propiedad del magnetismo es que producirá una atracción o repulsión magnética hacia objetos y materiales que sean magnéticos. En segundo lugar, los polos de los imanes siempre se repelerán si son iguales, y siempre se atraerán si son opuestos. En tercer lugar, si un imán se encuentra en estado de suspensión, sin ninguna fuerza que actúe sobre él, salvo la fuerza magnética de la Tierra, llegará al reposo con una orientación de norte a sur. Por último, si un imán posee un polo, siempre tendrá otro polo opuesto: no existen monopolos magnéticos.

    La propiedad más importante de la electricidad es que existen monopolos eléctricos: los electrones tienen carga negativa, mientras que los protones tienen carga positiva. Las cargas semejantes se repelen y las opuestas se atraen. La Tierra no tiene campo eléctrico, por lo que un objeto cargado no tendrá ninguna tendencia a una dirección u orientación determinada si no actúa sobre él ninguna fuerza, salvo el campo electromagnético de la Tierra.

    Ejemplo de electricidad y magnetismo en Física

    Como sabrás, la electricidad y el magnetismo se encuentran y utilizan con frecuencia en la vida cotidiana, sobre todo la electricidad, ya que alimenta todo nuestro mundo.

    Magnetismo

    Con mucho, el mayor ejemplo de magnetismo que puedes conocer es el campo magnético que cubre todo el planeta, conocido como magnetosfera. La magnetosfera nos protege de las radiaciones nocivas del espacio profundo, así como de la radiación solar emitida por nuestro Sol.

    Electricidad y Magnetismo Diagrama de la Tierra con los dipolos magnéticos mostrados StudySmarter

    Fig. 3. El campo magnético de la Tierra, con el campo emitiendo desde el polo sur y entrando por el polo norte, Wikimedia Commons

    Las brújulas demuestran el magnetismo junto con nuestra útil magnetosfera. La aguja de una brújula está magnetizada, por lo que mientras esté en la Tierra, el campo magnético terrestre la afectará. La punta de la aguja es su polo norte, por eso se siente atraída por el Polo Norte: el Polo Norte es el polo sur magnético.

    Electricidad

    Por supuesto, conocemos los muchos usos de la electricidad y cómo hace funcionar muchos de los aparatos y máquinas que utilizamos a diario. Pero, ¿qué hay de algunas formas menos conocidas, pero igualmente importantes, de utilizar la electricidad? Empecemos por la galvanoplastia. La galvanoplastia es el proceso de recubrir un metal con una capa de óxido que lo protege. Para ello se utiliza una corriente eléctrica que disuelve las impurezas del metal. Mira la imagen siguiente para ver qué aspecto tiene.

    Electricidad y Magnetismo Un vaso de precipitados con líquido dentro, dos objetos metálicos conectados a un cuadrado con etiquetas StudySmarter

    Fig. 4. Cómo funciona la galvanoplastia: la cuchara se sumerge en un líquido mientras fluye una corriente entre el cátodo y el ánodo para recubrir el metal con el óxido del líquido, Wikimedia Commons

    Uno de los ejemplos más fantásticos pero muy reales de la electricidad es cómo algunas criaturas la utilizan como medio de detección. La mayoría de los animales submarinos, como los tiburones, generan su propio campo eléctrico en una zona alrededor de su cuerpo, y si otra criatura pasa a través de este campo, cambiaría ligeramente el campo. El tiburón lo sabría, así como en qué parte del campo se produjo la alteración, y se abalanzaría sobre la presa. Esto se conoce como electrorrecepción.

    Electricidad y magnetismo - Puntos clave

    • La electricidad y el magnetismo tienen muchas similitudes y diferencias.
      • Ambos desempeñan papeles clave en los campos electromagnéticos y las ondas electromagnéticas, como las ondas de radio, las microondas, la luz visible, los rayos X y los rayos gamma.
      • Sin embargo, los campos eléctricos suelen ser mucho más fuertes que los magnéticos, y existen monopolos eléctricos mientras que no hay monopolos magnéticos.
    • Tanto la electricidad como el magnetismo se afectan mutuamente y uno siempre puede inducir al otro.
    • La electricidad se utiliza en el cuerpo humano para enviar mensajes a través de las neuronas.
    • Propiedades del magnetismo:
      • Los polos magnéticos semejantes se repelen y los polos magnéticos opuestos se atraen.
      • La Tierra tiene un campo magnético que influye en todos los imanes.
      • No existen monopolos magnéticos.
    • Propiedades de la electricidad:
      • Las cargas eléctricas semejantes se repelen y las cargas eléctricas opuestas se atraen.
      • Existen monopolos eléctricos, como los electrones y los protones.
    • Un ejemplo de electricidad en física es la galvanoplastia.
    • Un ejemplo de magnetismo en física es la magnetosfera terrestre.
    Preguntas frecuentes sobre Electricidad y Magnetismo
    ¿Qué es la electricidad?
    La electricidad es un flujo de electrones a través de un conductor, creando energía electrica.
    ¿Cómo funciona el magnetismo?
    El magnetismo es una fuerza causada por el movimiento de cargas eléctricas, creando campos magnéticos.
    ¿Cuál es la diferencia entre corriente alterna y corriente continua?
    La diferencia es que la corriente continua (CC) fluye en una dirección, mientras que la corriente alterna (CA) cambia de dirección periódicamente.
    ¿Qué es un campo magnético?
    Un campo magnético es una región donde se ejerce una fuerza sobre materiales magnéticos y cargas eléctricas en movimiento.

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