Se puede decir que el campo magnético es el espacio, próximo al imán, en el cual son apreciables los fenómenos magnéticos originados por dicho imán.

El campo magnético de un imán es más intenso en unas partes que otras. Así, por ejemplo, el campo magnético adquiere su máxima intensidad en los polos, disminuyendo paulatinamente según nos alejamos de ellos. Para poder hacernos una idea del aspecto que tiene el campo magnético, o sea, de su espectro magnético, realiza la siguiente experiencia:

Experiencia: Se toma un imán sobre el que se coloca un lámina de plástico transparente y se espolvorea con limaduras de hierro, procurando que queden uniformemente repartidas por toda la superficie de la lámina de plástico transparente. Las limaduras de hierro se orientan sobre la misma dibujando la forma del campo magnético:

Observa que hay más limaduras concentradas en los extremos, y que existen unas cadenas de limaduras formando unas líneas que van de un polo a otro. A estas cadenas se las conoce por el nombre de líneas de fuerza del campo magnético. Las líneas de campo se pueden dibujar tal como se muestra en la Figura.

La líneas de fuerza únicamente representan la forma del campo magnético. Ahora bien, por motivos de convencionalismos teóricos, se les da un sentido de circulación, de tal forma que se dice que las líneas de campo salen por el polo norte del imán, recorren el espacio exterior y entran por el polo sur. El sentido de circulación de estas líneas por el interior del imán es de sur a norte.La visualización de las líneas de campo resulta muy interesante, ya que conociendo su dirección podernos determinar la polaridad del campo magnético. Además, la mayor o menor concentración de las mismas nos indica lo intenso que es el campo en una determinada zona.

En la figura se puede observar que cuando acercamos dos imanes por sus polos iguales, las líneas de campo se repelen.

Sin embargo, si acercamos dos imanes por sus polos opuestos (ver figura), las líneas de campo se establecen en la misma dirección y se suman.

Los imanes producen un campo magnético considerable, pero para ciertas aplicaciones éste resulta todavía muy débil. Para conseguir campos más intensos utilizaremos bobinas fabricadas con conductores eléctricos, que al ser recorridos por una corriente eléctrica desarrollan campos magnéticos, cuya intensidad depende fundamentalmente de la intensidad de la corriente y del número de espiras de la bobina.

2.1. Campo magnético creado por un conductor cuando es atravesado por una corriente eléctrica

Si nosotros espolvoreamos limaduras de hierro sobre una hoja de papel que es atravesada por un conductor por donde circula una corriente eléctrica, observaremos que las limaduras se orientan y forma un un espectro magnético de forma circular.

Esto demuestra que cuando un conductor es atravesado por una corriente eléctrica, a su alrededor aparece un campo magnético. Observando el espectro del campo magnético se puede apreciar que las líneas de fuerza toman la forma de círculos concéntricos que se cierran a lo largo de todo el conductor.

Si situamos varias agujas imantadas alrededor del conductor, podremos observar que su orientación depende del sentido de la corriente. Para determinar el sentido de las líneas de fuerza de una forma sencilla, se aplica la regla del sacacorchos o de Maxwell que dice así: El sentido de las líneas de fuerza, concéntricas al conductor, es el que indicaría el giro de un sacacorchos que avanzase en el mismo sentido que la corriente.

Nota: Para aplicar correctamente esta regla se emplea el sentido convencional de la corriente.

La intensidad del campo magnético desarrollado por el conductor depende fundamentalmente de la intensidad de la corriente que fluye por el conductor. A más intensidad de corriente, más intensidad de campo.

A veces es mucho más cómodo representar las líneas de fuerza del campo magnético en un plano perpendicular al conductor. Para ello se dibuja la sección recta y circular del conductor, indicando con un aspa la corriente que entra en el papel y con un punto la corriente que sale del papel.

En las siguiente figura se muestra el aspecto del campo magnético de una corriente saliente y de una entrante, una vez aplicada la regla del sacacorchos.

2.2. Campo magnético en un conductor en forma de anillo

Un conductor recto produce un campo magnético muy disperso y, por tanto, muy débil. La forma de conseguir que el campo magnético sea más fuerte es disponiendo el conductor en forma de anillo. El sentido de las líneas de fuerza de una parte del conductor se suma a la del otro, formando un campo magnético mucho más intenso en el centro de la espira. En la figura se puede apreciar el efecto de concentración de las líneas de campo en el centro del anillo al que, como en otras ocasiones, se le ha realizado el espectro magnético con limaduras de hierro.

2.3. Campo magnético formado por una bobina

En una bobina, el campo magnético de cada espira se suma al de la siguiente, concentrándose éste en el centro de la misma. El campo resultante es uniforme en el centro de la espira y mucho más intenso que en el exterior. En los extremos de la bobina se forman polos magnéticos. Para determinar el sentido de las líneas de fuerza se aplica la regla del sacacorchos, pero de otra forma. Basta con girar el sacacorchos, en el mismo sentido de giro que la corriente eléctrica por las espiras. El sentido de avance del sacacorchos nos indica el sentido de las líneas de fuerza. Una vez determinado este sentido, bien fácil es determinar los polos de la bobina (el polo norte estará situado en el extremo por donde salen las líneas de fuerza, y el sur por donde entran).

2.4. Magnitudes magnéticas

Al igual que para definir el comportamiento de un circuito eléctrico utilizamos las magnitudes eléctricas, para definir los campos electromagnéticos utilizamos las magnitudes magnéticas.

2.4.1. Flujo magnético (Φ)

El campo magnético se representa a través de las líneas de fuerza. La cantidad de estas líneas se le denomina flujo magnético.
Se representa por la letra griega Φ; sus unidades son:
- El weber (Wb), en el sistema internacional.
- El maxvelio, en el sistema c.g.s. (Mx).
La relación que existe entre ambas unidades es 1 Wb = 10⁸ Mx.

2.4.2. Inducción magnética (B)

La inducción magnética se define como la cantidad de líneas de fuerza que atraviesan perpendicularmente la unidad de superficie. En cierta forma, nos indica lo densas que son las líneas de fuerza, o lo concentradas que están, en una parte del campo magnético.
Se representa por la letra griega B; sus unidades son:
- La tesla (T), en el sistema internacional.
- El gaus (Gs), en el sistema c.g.s.
La relación que existe entre ambas unidades es 1 T = 10⁴ Gs.
Se dice que existe una inducción de una tesla cuando el flujo de un weber atraviesa perpendicularmente una superficie de un metro cuadrado.

• Realizar Ejercicio D.0.1.
• Realizar Ejercicio D.0.2.

2.4.3. Fuerza magnetomotriz (F)

Se puede decir que es la capacidad que posee la bobina de generar líneas de fuerza en un circuito magnético. La fuerza magnetomotriz aumenta con la intensidad de la corriente que fluye por la bobina y con el número de espiras de la misma.

Realizar Ejercicio D.0.3.

2.4.4. Intensidad de campo magnético (H)

Nos indica lo intenso que es el campo magnético. La intensidad de campo en una bobina depende de la fuerza magnetomotriz (N x I). Ahora bien, cuanto más larga sea la bobina, más se dispersan las líneas de campo, dando como resultado una intensidad de campo más débil; por lo que se puede decir que, para una fuerza magnetomotriz constante, la intensidad de campo (H) es inversamente proporcional a la longitud media de las líneas de campo, tal corno se expresa en la siguiente ecuación:

• Realizar Ejercicio D.0.4.

2.4.4. Reluctancia (ℜ)

La reluctancia de un material nos indica si éste deja establecer las líneas de fuerza en mayor o menor grado. Los materiales no ferromagnéticos, como el aire, poseen una reluctancia muy elevada. En cierta forma la reluctancia es un concepto similar al de resistencia en un circuito eléctrico, hasta tal punto que podemos establecer una ley de Ohm para los circuitos magnéticos el flujo que se establece en un circuito magnético es proporcional a la fuerza magnetomotriz proporcionada por la bobina e inversamente proporcional a la reluctancia del medio por donde se establecen las líneas de fuerza del campo magnético:

Esta expresión también se conoce por ley de Hopkinson La reluctancia es una característica propia de cada material magnético, y de la ley de Hopkinson se deduce que:

Las unidades que le corresponden son: Av/Wb

• Realizar Ejercicio D.0.5.

3.1. Inducción electromagnética

Cuando nos referimos a la inducción electromagnética estamos hablando de "producción de electricidad por acción magnética"; es decir, "cuando se mueve un conductor eléctrico en el seno de un campo magnético aparece una fuerza electromotriz que se muestra como una tensión eléctrica en los extremos de dicho conductor".

Así, por ejemplo, para producir C.C. se utiliza la dinamo. Los conductores eléctricos del rotor producen una fuerza electromotriz al moverse dentro del campo magnético del estator. Si el circuito está cerrado, aparece una corriente eléctrica que se extrae del rotor mediante un anillo metálico partido (colector de delgas) sobre los que se apoyan unos contactos deslizantes (escobillas de grafito).

Para producir C.A. se utiliza el alternador. El campo magnético producido por el electroimán del rotor corta los conductores del estator, lo que hace que en ellos aparezca una fuerza electromotriz inducida en forma de C.A.

En los dos casos se consigue que en los conductores eléctricos aparezca una fuerza electromotriz inducida. En el primero, se mueven los conductores y se deja fijo el campo magnético. En el segundo caso, se mueve el campo magnético y se dejan fijos los conductores.

3.1.1. Experiencia de Faraday

Para realizar esta experiencia se necesita un imán, una bobina y un miliamperímetro de cero central (aparato de medida muy sensible, donde la aguja indicadora se mueve hacia un lado u otro de la escala dependiendo del sentido de la corriente). La bobina la suspendemos entre los polos del imán, tal como se muestra en la figura, de tal manera que pueda moverse y cortar la líneas de campo magnético.
Si movemos el conductor de tal manera que corte perpendicularmente a las líneas de campo, se puede observar que la aguja del miliamperímetro se desvía hacia un lado durante el movimiento, indicando el paso de una corriente en la bobina. Si ahora movemos el conductor en sentido contrario, la aguja del miliamperímetro se desvía también hacia el lado contrario.

De aquí se deduce que cuando se mueven conductores, de tal manera que corten perpendicularmente las líneas de un campo magnético, se produce una f.e.m. inducida. Si se cierra el circuito aparece una corriente eléctrica. También observamos que el sentido de esta corriente depende del movimiento relativo de los conductores respecto al campo magnético.

Si ahora movemos los conductores en sentido paralelo a la líneas de campo (hacia arriba y hacia abajo según la Figura 11.3) se puede observar que el miliamperímetro no detecta el paso de corriente. También podemos observar que cuanto más rápido movamos la bobina, mayores son los valores de la corriente medida.

De aquí se deduce que sólo se produce f.e.m. mientras los conductores corten el campo magnético. Además la f.e.m. depende de la velocidad relativa de corte de los conductores respecto al campo magnético, aumentando la f.e.m. con dicha velocidad.

Además se observa que al aumentar el número de espiras de la bobina, también aumenta la f.e.m. inducida. Lo mismo ocurre si aumentamos el nivel de inducción del campo magnético.

En resumen, se puede decir, que la f.e.m. inducida que se produce en una bobina cuando en su movimiento corta perpendicularmente las líneas de un campo magnético regular es igual a:

Donde N es el número de espiras de la bobina y la expresión ΔΦ/Δt nos indica la variación del flujo cortado por la bobina respecto a! tiempo; es decir, lo rápido que varía el flujo magnético en los conductores.
Conviene indicar que se puede generar una f.e.m. inducida tanto si se mueven conductores en el seno de un campo magnético fijo, como si lo que se mueve es el campo magnético y se dejan fijos a los conductores. También se consigue f.e.m. inducida en los conductores si se les aplica un campo magnético variable, por ejemplo, proveniente de una bobina al que se le aplica corriente alterna.

• Realizar Ejercicio D.0.6.

 La fórmula de la f.e.m. inducida media se puede expresar de otra forma. Supongamos que un conductor de longitud L que se desplaza perpendicularmente a las líneas de un campo magnético de inducción B a una velocidad v, tal como se muestra en la figura.

 Cuando el conductor se desplaza de la posición (A) a la posición (B) habrá barrido un área igual a :

S = L · Δx

Y el conductor habrá sido sometido a un cambio de flujo  ΔΦ en un intervalo de tiempo Δt. La f.e.m. inducida en el mismo será igual a:

E_inducida = ΔΦ / Δt

Por otro lado ΔΦ  = B · S = B · L · Δx, sustituyendo  en la primera ecuación:

E_inducida = B · L · Δx / Δt

Dado que el último término de esta expresiónse corresponde con la velocidad del conductor, resulta que:

E_inducida = B · L · v

La fórmula de la f.e.m. inducida también se puede expresar de esta forma. Para un conductor de longitud L que se desplaza perpendicularmente a las líneas de un campo magnético de inducción B a una velocidad v, tenemos que:

E = f.e.m. inducida en voltios

B = Inducción magnética en teslas

L = Longitud del conductor en metros

v = Velocidad perpendicular en m/s

• Realizar Ejercicio D.0.7.

3.1.2. Sentido de la f.e.m. inducida. Ley de Lenz

La ley de Lenz indica que "el sentido de la corriente inducida en un conductor es tal que tiende a oponerse a la causa que la produjo" (principio general de acción y reacción).

Este efecto, se puede comprobar experimentalmente de la siguiente manera: si instalamos una dinamo o alternador acoplado a la rueda de una bicicleta estática y nos ponemos a pedalear, podremos comprobar que resulta bastante fácil mover los pedales. Si ahora conectamos a la dinamo un lámpara de 40 W, sentiremos una mayor resistencia al movimiento de los pedales, la cual aumenta todavía más si conectamos una lámpara de 100 W.

Lo que hemos comprobado experimentalmente es que cuando los conductores de la dinamo se mueven en el seno de un campo magnético, si el circuito está cerrado, aparece una corriente eléctrica que alimenta la lámpara. Esta corriente produce, a su vez, un campo magnético de polaridad tal que tiende a oponerse a las variaciones del campo magnético inductor. Así, por ejemplo, si este campo magnético tendiese a crecer, la corriente inducida en el conductor generaría un campo magnético de sentido contrario que tendería a contrarrestar dicho aumento. En el caso de la dinamo de la bicicleta, lo que se observa es que cuando aumenta la corriente por los conductores se aprecia una cierta resistencia al movimiento de los mismos.

Para determinar el sentido de la corriente inducida en un conductor que se desplaza perpendicularmente en el seno de un campo magnético resulta un tanto complejo la aplicación directa de la ley de Lenz. Un método mucho más sencillo es aplicar la Regla de Fleming de la mano derecha.

Para aplicar esta regla se utilizan los tres dedos de la mano derecha, tal como se indica en la figura , el pulgar se coloca en ángulo recto con respecto al resto de la mano indicando el sentido de desplazamiento del conductor (movimiento). El índice se coloca perpendicular al pulgar, indicando el sentido del flujo magnético (campo). El corazón se coloca en un plano perpendicular al formado por el pulgar y el índice y nos indica el sentido que toma la corriente inducida (sentido convencional de la corriente) al mover el conductor en el seno del campo magnético (corriente).

Una forma sencilla de no olvidarse de esta regla es aplicando la siguiente regla nemotécnica:  mo-ca-co  que significa movimiento, campo, corriente.

Gracias a esta sencilla regla podremos responder a estas sencillas preguntas:

• ¿Qué ocurre si invertimos el sentido de giro de una dinamo?

Al moverse los conductores en sentido contrario al anterior la corriente también se invertirá, dando como resultado una inversión en la polaridad de los bornes de salida del generador.

• ¿Qué ocurre si invertimos la polaridad del campo magnético inductor de una dinamo?

Si aplicamos la regla de la mano derecha observaremos que al invertir el campo también se invierte el sentido de la corriente.

• Realizar Ejercicio D.0.8.

3.1.3. Fuerza electromotriz inducida en un circuito próximo

Los campos magnéticos variables que desarrollan los conductores cuando son recorridos por corrientes variables pueden inducir fuerzas electromotrices al atravesar otros conductores que se encuentren en su proximidad.

Para entender este fenómeno podemos realizar una sencilla experiencia, que consiste en colocar dos bobinas muy cerca una de la otra, tal como se muestra en la siguiente figura. En los extremos de la bobina B conectamos un galvanómetro de cero central. A su vez, en la bobina A conectamos primeramente un generador de C.C. Al cerrar el interruptor en la bobina A, se puede observar cómo el galvanómetro acusa el paso de una pequeña corriente por la bobina B que persiste sólo durante un pequeño período de tiempo. Si ahora abrimos el interruptor podremos comprobar que el galvanómetro vuelve a detectar el paso de corriente, pero ahora en sentido contrario.

La explicación de este fenómeno la tenemos que encontrar en la inducción electromagnética. Al cerrar el interruptor, por la bobina A aparece una corriente que tiende a crecer desde cero hasta su valor nominal, lo que origina en la misma un campo magnético variable y creciente. Al estar la bobina B muy próxima a la A, dicho campo magnético la atraviesa, produciéndose el principio de inducción electromagnética (conductores sometidos a la acción de un campo magnético variable) que da como resultado una fuerza electromotriz y una corriente eléctrica en la bobina B. Esta corriente sólo se produce mientras el campo magnético sea variable, es decir, mientras la corriente por la bobina A esté creciendo, hecho que ocurre sólo durante un pequeño período de tiempo.

Al abrir el interruptor el proceso se repite, pero a la inversa. La corriente por la bobina A tiende a desaparecer, lo mismo que el campo magnético. En la bobina B aparece una f.e.m. de inducción, mientras que el campo magnético sea variable (en este caso decreciente). El galvanómetro acusa el paso de una corriente eléctrica. Pero en este caso de sentido contrario al anterior, hecho que se explica fácilmente con la ley de Lenz.

Si ahora sustituimos el generador de C.C., por uno de C.A. y el galvanómetro por un voltímetro de C.A., al cerrar el interruptor podremos observar que el voltímetro conectado a la bobina B indica una determinada tensión. Sí ahora sustituimos la bobina B por una de más espiras, se puede observar que la tensión de salida aumenta.

La explicación de esta experiencia hay que volver a buscarla en la inducción electromagnética. Ahora la bobina A es recorrida por una corriente variable, lo que produce, a su vez, un campo variable que atraviesa en todo momento a la bobina B. En consecuencia, en esta bobina se produce constantemente una f.e.m. de inducción. Si aumentamos el número de espiras en la bobina B, la fuerza electromotriz inducida aumenta.

Gracias a este principio funcionan los transformadores eléctricos, que estudiaremos más adelante. Además con él podemos dar explicación a muchos fenómenos que aparecen en torno a las corrientes y campos magnéticos variables. Así, por ejemplo, se puede entender que es peligroso aproximarse demasiado a elementos conductores que estén en las cercanías de líneas de transporte de alta tensión, ya que los fuertes campos magnéticos variables producidos por sus conductores se establecen en un determinado radio de acción e inducen una elevada r.e.m. en todos aquellos conductores que atraviesa. Para evitar accidentes conviene conectar a tierra todos aquellos elementos metálicos que se encuentren en las proximidades de dichas redes.

3.1.4. Aplicaciones prácticas de la inducción electromagnética

La principal aplicación de la inducción electromagnética es sin duda la producción de energía eléctrica en grandes cantidades mediante los alternadores. Además, gracias a este fenómeno funcionan los transformadores eléctricos.

Existen muchas más aplicaciones, como por e1emplo, los relés diferenciales, pinza amperimétrica, hornos de inducción, etc.

• El alternador

Por ejemplo en un alternador trifásico con un par de polos en el rotor, una rueda polar con un fuerte campo magnético gira a 3.000 r.p.m. (50 vueltas por segundo) e induce en las tres bobinas del estator una tensión alterna trifásica de 50 HZ que se transporta y distribuye hasta los centros de consumo.

• El transformador

Un transformador posee dos bobinados, uno primario y otro secundario, que se arrollan sobre un núcleo magnético común, formado por chapas magnéticas apiladas (ver la figura). Al conectar el bobinado primario, de N₁ espiras, a una tensión alterna U₁, se produce en el núcleo magnético un flujo variable (Φ). Este flujo variable se cierra por todo el núcleo magnético y corta los conductores del bobinado secundario, por lo que se induce una fuerza electromotriz en el secundario que dependerá del número de espiras del mismo.

En el caso de que el número de espiras del secundario sea mayor que el del primario, la tensión en el secundario también será mayor. El mismo razonamiento puede hacerse para un transformador reductor

Tareas a realizar: Estudiar el caso de

• El cargador inalámbrico para el teléfono móvil
• Los sistemas de transmisión y recepción de señales de radio, vídeo y telefonía móvil.
• La pinza amperimétrica.
• Interruptor diferencial
• Hornos y cocinas de inducción

3.2. Autoinducción. Bobinas.

Seguro que habrás podido observar en alguna ocasión que al abrir los contactos de un interruptor aparece entre los mismos una chispa de ruptura. Esta chispa es mucho más fuerte en el caso de que el interruptor corte la corriente que alimenta a una bobina (motores, transformadores, etc.). Estos fenómenos tienen que ver fundamentalmente con la autoinducción.

La autoinducción, como su palabra indica, significa inducirse a sí misma f.e.m. Cuando por una bobina circula una corriente eléctrica que es variable, ésta genera, a su vez, un campo magnético también variable que corta a los conductores de la propia bobina. Esto origina en los mismos una f.e.m. inducida, llamada f.e.m. de autoinducción que, según la ley de Lenz, tendrá un sentido tal que siempre se opondrá a la causa que la produjo.

Según esto, al cerrar el interruptor de un circuito que alimenta una bobina (ver figura), aparece una corriente eléctrica por la bobina que tiene que aumentar de cero hasta su valor nominal en un tiempo relativamente corto. Esta variación de corriente por la bobina genera en sus conductores un flujo magnético creciente que, al cortar a los mismos, provoca una f.e.m. de autoinducción. El sentido de esta f.e.m. es tal que impide que el flujo se establezca y, por tanto, la intensidad sufre una oposición y se retrasa (la tensión provocada por la autoinducción tiende a restar los efectos de la tensión de la batería). Cuando la intensidad se estabiliza, la f.e.m. de autoinducción desaparece y en la bobina aparece el flujo correspondiente.

Al abrir el interruptor (ver figura), el flujo magnético que abraza a la bobina tiende a desaparecer, lo que origina una f.e.m. de autoinducción de tal sentido que no deja que ni el flujo ni la corriente desaparezca (la f.e.m. de autoinducción cambia de sentido y tiende a sumarse a la tensión de la batería). La tensión que aparece entre los contactos suele ser tan grande que provoca una chispa de ruptura entre los mismos. El valor de la f.e.m de autoinducción se hace mayor al aumentar la velocidad con que abrimos los contactos del interruptor y cuanto mejor sea la capacidad de la bobina de generar flujo magnético.

Las chispas de ruptura acortan la vida de los contactos de todos los dispositivos que tengan que cortar un circuito en carga, tal como interruptores de maniobra, interruptores automáticos, relés de contactos, contactares, etc.

Una forma de alargar la vida de los mismos consiste en reducir la resistencia de contacto al mínimo, para lo cual se recubre de plata la superficie de contacto. A su vez, se procura que el arco formado en la apertura se estire rápidamente con la intención de aumentar el aislamiento entre los contactos, además se consigue enfriarlo en poco tiempo. Este último se consigue construyendo los dispositivos de apertura con muelles de recuperación.

En cierta forma, una bobina se puede comparar a un volante de inercia. Cuando el flujo magnético tiende a crecer en la misma, se carga de energía magnética. Al cortar la corriente, el flujo tiende a desaparecer, devolviendo la energía acumulada.

3.2.1. Coeficiente de autoinducción

La f.e.m. de autoinducción de una bobina depende de la rapidez con que cambia el flujo en la misma, es decir:

Ahora bien, dependiendo de la capacidad de generar flujo de la bobina, esta f.e.m. tendrá un valor u otro. El coeficiente de autoinducción de una bobina nos dice la capacidad que tiene una bobina de generarse a sí misma f.e.m. de autoinducción.

En esta expresión se puede apreciar que la f.e.m. de autoinducción aumenta con el coeficiente de autoinducción y con la rapidez con que varía la intensidad de corriente. El coeficiente de autoinducción de una bobina se puede expresar como la relación entre el flujo magnético generado por la misma y la intensidad de corriente que ha sido necesaria aplicarla. Para un número de espiras N, tendremos que:

El coeficiente de autoínducción de una bobina depende de sus características constructivas. Se consiguen bobinas con coeficientes de autoinducción altos con núcleos de alta permeabilidad y gran número de espiras.

• Realizar ejercicio D.0.9.
• Realizar ejercicio D.0.10.

3.3. Fuerza sobre una corriente eléctrica en el seno de un campo magnético

En un generador eléctrico se produce una f.e.m. cuando se mueven conductores eléctricos en el seno de un campo magnético. Pues bien, los motores funcionan con el principio inverso.

Cuando un conductor esta inmerso en el seno de un campo magnético y por él hacemos circular una corriente eléctrica, aparecen fuerzas de carácter electromagnético que tienden a desplazarlo.

En la siguiente figura se puede ver un conductor eléctrico atravesado por una corriente entrante y sometido a la acción del campo magnético de un imán.

La corriente eléctrica del conductor produce a su vez un campo magnético circular que interactúa con el del imán (ver figura) y hace que el conductor se desplace en dirección perpendicular al campo magnético principal (en nuestro ejemplo las líneas de fuerza del conductor tienden a concentrarse en la parte inferior, lo que provoca una fuerza sobre el conductor que lo empuja hacia abajo).

Se observa que si cambiamos el sentido de la corriente o el del campo, también cambia el sentido de la fuerza.

Para determinar el sentido de la fuerza se aplica la regla de Fleming de la mano izquierda (ver figura siguiente). Se aplica utilizando el mismo procedimiento que seguimos para la mano derecha, teniendo en cuenta que se utiliza el sentido convencional de la corriente.

El valor de la fuerza aumenta con la intensidad de la corriente, con el valor de la inducción del campo magnético y con la longitud del conductor.

F = B · L · I

F = Fuerza (N).

B = Inducción (T)

L = Longitud del conductor (m)

I = Intensidad (A)

• Realizar el ejercicio D.0.11.

Gracias a este principio desarrollado por Laplace, Biot y Savart se pueden construir multitud de dispositivos, como por ejemplo: todo tipo de motores eléctricos, aparatos de medida analógicos, altavoces, etc.

En un motor de C.C. se consigue que cada unos de los conductores opuestos de la bobina desarrolle un par de fuerzas que hace girar el motor (ver figura).

3.3.1. Fuerza entre dos corrientes paralelas

Fue André Marie Ampère el primero en darse cuenta de que los conductores al ser recorridos por una corriente eléctrica y producir un campo magnético, no solo interactúan ejerciendo fuerzas sobre otros elementos con propiedades magnéticas como imanes, sustancias ferromagnéticas, etc. sino también lo hacen sobre otros conductores próximos que también esté recorridos po runa corriente. En su investigación descubrió que cuando se hace circular una corriente eléctrica entre dos conductores rectos situados a una cierta distancia , estos desarrollan unas fuerzas entre ellos que pueden ser de atracción o repulsión, en función del sentido relativo de ambas corrientes

Para corrientes del mismo sentido, las fuerzas son de atracción y para corrientes de sentido contrario las fuerzas resultan de repulsión. Para poder entender este último enunciado basta con aplicar las reglas de Fleming de la mano derecha e izquierda.