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Campos electromagnéticos

Campos electromagnéticos

Todos hemos visto o jugado alguna vez con imanes. Y los imanes tienen muchas aplicaciones: pensemos en la navegación mediante brújulas o en la exhibición de buenos boletines de notas en una nevera.

Pero, ¿sabías que podemos crear un imán nosotros mismos? Sí, has leído bien. Todo lo que necesitas es un núcleo de metal blando, como un clavo, una pila, un cable enrollado alrededor del núcleo de metal blando conectado a esta pila, y ¡Boom! Todo lo que necesitas es encender la pila y habrás creado tu propio imán. Como su magnetismo está causado por la electricidad, lo llamamos electroimán. Todo esto funciona gracias a los campos electromagnéticos. Sigue leyendo si te interesa aprender más sobre este tema.

  • Este artículo trata sobre los campos electromagnéticos.
  • En primer lugar, veremos la definición de campo electromagnético.
  • Continuaremos analizando cómo se genera un campo electromagnético.
  • También es muy importante saber cómo funcionan los campos electromagnéticos, por lo que será el punto que trataremos a continuación.
  • Aprenderemos a medir los campos electromagnéticos.
  • Para terminar, estudiaremos algunos ejemplos de campos electromagnéticos.

Definición de campo electromagnético

Antes de ver la definición de campo electromagnético, es muy importante saber qué es el electromagnetismo, por lo que aquí te damos una definición:

El electromagnetismo es el estudio de los campos eléctricos y magnéticos y de cómo interactúan entre sí.

Veamos ahora la definición de campo electromagnético:

Un campo electromagnético consiste en la mezcla, como su nombre indica, de ondas eléctricas y ondas magnéticas producidas por el movimiento de los electrones.

¿Cómo se genera un campo electromagnético?

Toda la materia tiene una carga eléctrica que puede ser positiva, negativa o cero. Las cargas similares se repelen, mientras que las opuestas se atraen, y son estas fuerzas eléctricas las que mantienen los electrones alrededor de los núcleos de los átomos.

Cuando un átomo pierde o gana electrones y se carga positiva o negativamente (es decir, se convierte en un ion), se genera un campo eléctrico a su alrededor. Y si las partículas cargadas se mueven (por ejemplo, los electrones a través de un cable conductor de corriente), el campo eléctrico que las rodea se moverá con ellas, y ese campo eléctrico en movimiento induce un campo magnético, generando así un campo electromagnético.

¿Cómo funciona un campo electromagnético?

Ya hemos visto qué son y cómo se generan los campos electromagnéticos. Ahora vamos a ver cómo funcionan:

La figura siguiente muestra la densidad del campo magnético alrededor de un hilo conductor de corriente. Podemos representar un campo magnético alrededor de un hilo conductor de corriente mediante círculos concéntricos a su alrededor.

Regla de la mano derecha

La dirección del campo magnético inducido alrededor de un conductor de corriente dependerá de la dirección del flujo de corriente. Aquí es donde resulta útil la regla de la mano derecha. La siguiente figura (Figura 2) muestra cómo se puede utilizar esta regla.

La regla de la mano derecha establece que si se extiende el pulgar derecho en la dirección del flujo de corriente y se doblan los dedos para formar un puño, la dirección de los dedos indica la dirección del campo magnético.

Para hacerlo más fácil en papel, pantalla o cualquier objeto bidimensional, podemos tomar el símbolo de una cruz como indicación de una corriente que entra en una página y el símbolo de un punto como indicación de una corriente que sale de una página.

La figura siguiente (Figura 3) ilustra este concepto aplicando la regla de la mano derecha. Las líneas del campo magnético están más juntas cerca del hilo y se espacian más a medida que se alejan del hilo, lo que indica que la intensidad del campo magnético disminuye a medida que aumenta la distancia al hilo conductor de la corriente. Esto es lógico: ¡No esperamos sentir ninguna consecuencia de un hilo conductor de corriente al otro lado del mundo!

Bobina circular

En la siguiente imagen se muestran las líneas de campo magnético alrededor de una bobina circular. Desde el lado izquierdo, la corriente fluye hacia dentro, por lo que el campo magnético producido sería contrario a las agujas del reloj. Del mismo modo, la corriente fluye hacia fuera desde el lado derecho, creando un campo magnético en el sentido de las agujas del reloj. Las líneas de campo magnético se combinan en el centro para formar un único campo magnético que atraviesa el centro de una bobina.

Solenoide

Si tomamos un trozo largo de alambre y lo doblamos de tal forma en la que generamos una especie de círculo (como si fuera un muelle), obtendríamos un solenoide. La siguiente imagen (Figura 5) muestra un solenoide de este tipo. Puedes pensar en él como muchas copias de una bobina circular una detrás de otra. Cada copia proporciona un poco de campo magnético, por lo que un solenoide se diseña de tal manera que se aumenta el efecto magnético de la corriente que pasa por el alambre.

¿Cómo medir los campos electromagnéticos?

Los campos electromagnéticos se miden con un medidor de campos electromagnéticos. Generalmente, se mide en Amperios por metro (A/m) (campo magnético) o en Voltios por metro (V/m) (campo eléctrico). Podemos utilizar un gaussimetro, para medir los campos magnéticos, o podemos medir el campo eléctrico con un medidor de campos eléctricos.

Antes de medirlos, también es importante tener en cuenta cuáles son los factores que afectan a la fuerza de un campo electromagnético, sobre todo cuando se encuentra en forma de solenoide.

Factores que afectan a la fuerza de un electroimán que se encuentra como solenoide

Flujo de corriente

Si se aumenta el flujo de corriente a través de un solenoide, el campo magnético producido será mayor, lo que hará que el electroimán sea más potente y la intensidad del campo magnético también aumente.

Número de espirales de una bobina

Si se aumenta el número de espirales de un solenoide, las líneas de campo magnético generadas serán mayores siempre que la longitud del hilo permanezca constante.

Disminución de la longitud de la bobina

Si se disminuye la longitud del solenoide sin cambiar el número de vueltas de la bobina, entonces el campo magnético producido sería más fuerte.

Añadir un núcleo de hierro

Si se añade un núcleo de hierro al interior de un solenoide, la intensidad del campo magnético aumentaría drásticamente, ya que el hierro es un material magnético blando que se convertiría en un imán temporal. Mientras haya corriente, el núcleo de hierro se comportará como un imán inducido. En cuanto se apague la corriente que atraviesa el solenoide, el núcleo de hierro perderá toda su magnetización.

Ejemplos de campos electromagnéticos

La siguiente imagen muestra el campo magnético dentro de un solenoide. El campo magnético dentro de un solenoide es fuerte, paralelo y uniforme, mientras que el campo magnético fuera de un solenoide se parece al de una barra magnética. Al igual que el imán de barra, el solenoide tiene un polo norte y un polo sur definidos por el lugar en el que sus líneas de campo magnético salen (polo norte) y entran (polo sur) del solenoide.

Un solenoide también puede denominarse electroimán porque, en esencia, es una barra magnética creada mediante la aplicación de electricidad. En cuanto se interrumpe la electricidad, el solenoide deja de actuar como un imán. Por lo tanto, cualquier electroimán solo se comportará como un imán mientras la corriente fluya por el cable.

Del mismo modo que podemos crear un imán conectando y desconectando el suministro de corriente, también podemos invertir la dirección de los polos de un solenoide invirtiendo la dirección del flujo de corriente. La figura siguiente muestra las líneas del campo magnético y la formación de los polos correspondientes si se invierte el sentido de la corriente, en comparación con el sentido de la corriente en la imagen anterior.

Si tienes curiosidad por saber la intensidad del campo magnético producido por un solenoide, basta con colocar una sonda magnética en el centro del solenoide y debería leer el campo magnético generado en teslas. Sin embargo, las líneas de campo magnético producidas por pequeños electroimanes son muy débiles en realidad y hay aplicaciones en las que necesitamos electroimanes potentes.

Campos electromagnéticos - Puntos clave

  • El electromagnetismo es el estudio de los campos eléctricos y magnéticos y de cómo interactúan entre sí.
  • Un campo electromagnético consiste en la mezcla, como su nombre indica, de ondas eléctricas y ondas magnéticas producidas por el movimiento de los electrones.
  • Cuando un átomo pierde o gana electrones y se carga positiva o negativamente (es decir, se convierte en un ion), se genera un campo eléctrico a su alrededor. Y si las partículas cargadas se mueven (por ejemplo, los electrones a través de un cable conductor de corriente), el campo eléctrico que las rodea se moverá con ellas, y ese campo eléctrico en movimiento induce un campo magnético, generando así un campo electromagnético.
  • La regla de la mano derecha establece que si se extiende el pulgar derecho en la dirección del flujo de corriente y se doblan los dedos para formar un puño, la dirección de los dedos indica la dirección del campo magnético.
  • Antes de medir los campos electromagnéticos es importante tener en cuenta cuáles son los factores que afectan a la fuerza de un electroimán como solenoide:
    • El flujo de corriente.
    • El número de espirales de una bobina.
    • La disminución de la longitud de la bobina.
    • Añadir un núcleo de hierro.

Preguntas frecuentes sobre Campos electromagnéticos

Un campo electromagnético consiste en la mezcla, como su nombre indica, de ondas eléctricas y ondas magnéticas producidas por el movimiento de los electrones.

Los campos electromagnéticos producen corrientes electromagnéticas.

Cuando tenemos un campo electromagnético, solamente tenemos uno como tal, pero éste se puede dividir en dos: el campo eléctrico y el campo magnético.

Los campos magnéticos se pueden encontrar en los imanes.

Los campos electromagnéticos se miden con un medidor de campos electromagnéticos. Generalmente, se mide en Amperios por metro (A/m) (campo magnético) o en Voltios por metro (V/m) (campo eléctrico). Podemos utilizar un gaussimetro, para medir los campos magnéticos, o podemos medir el campo eléctrico con un medidor de campos eléctricos.

Cuestionario final de Campos electromagnéticos

Pregunta

¿Qué es el electromagnetismo?

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Answer

Es el estudio de los campos eléctricos y magnéticos y de cómo interactúan entre sí.

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Pregunta

¿En qué consiste un campo electromagnético?

Mostrar respuesta

Answer

Consiste en la mezcla, como su nombre indica, de ondas eléctricas y ondas magnéticas producidas por el movimiento de los electrones.

Show question

Pregunta

¿Qué establece la regla de la mano derecha?

Mostrar respuesta

Answer

Establece que si se extiende el pulgar derecho en la dirección del flujo de corriente y se doblan los dedos para formar un puño, la dirección de los dedos indica la dirección del campo magnético.

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Pregunta

¿Qué mide un gaussimetro?

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Answer

Campos eléctricos.

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Pregunta

¿En qué se pueden medir los campos electromagnéticos?

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Answer

A/m.

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Pregunta

¿Verdadero o falso?: Si se aumenta el flujo de corriente a través de un solenoide, el campo magnético producido será menor. 

Mostrar respuesta

Answer

Falso.

Show question

Pregunta

¿Verdadero o falso?: Si se aumenta el flujo de corriente a través de un solenoide, el campo magnético producido será mayor. 

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

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Pregunta

¿Verdadero o falso?: La dirección del campo magnético inducido alrededor de un conductor de corriente dependerá de la dirección del flujo de corriente.

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

Show question

Pregunta

En una bobina circular, ¿Hacia dónde fluye la corriente desde el lado izquierdo?

Mostrar respuesta

Answer

Hacia dentro.

Show question

Pregunta

En una bobina circular, ¿Hacia dónde fluye la corriente desde el lado derecho?

Mostrar respuesta

Answer

Hacia fuera.

Show question

Pregunta

¿Qué factores afectan a la fuerza de un electroimán que se encuentra como solenoide?

Mostrar respuesta

Answer

El flujo de corriente, el número de espirales de una bobina, la disminución de la longitud de la bobina y añadir un núcleo de hierro.

Show question

Pregunta

 Si se añade un núcleo de hierro al interior de un solenoide, ¿Qué ocurre con la intensidad del campo magnético?

Mostrar respuesta

Answer

Aumenta.

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Pregunta

Si se disminuye la longitud del solenoide sin cambiar el número de vueltas de la bobina, ¿Cómo será el campo magnético producido?

Mostrar respuesta

Answer

Más fuerte.

Show question

Pregunta

¿Verdadero o falso?: Si se aumenta el número de espirales de un solenoide, las líneas de campo magnético generadas serán menores siempre que la longitud del hilo permanezca constante. 

Mostrar respuesta

Answer

Falso.

Show question

Pregunta

¿Verdadero o falso?: Si se aumenta el número de espirales de un solenoide, las líneas de campo magnético generadas serán mayores siempre que la longitud del hilo permanezca constante.

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

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