Campo electromagnético
En física, el electromagnetismo es una interacción que se produce entre partículas con carga eléctrica a través de campos electromagnéticos. La fuerza electromagnética es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Es la fuerza dominante en las interacciones de átomos y moléculas. El electromagnetismo puede considerarse una combinación de electrostática y magnetismo, dos fenómenos distintos pero estrechamente interrelacionados. Las fuerzas electromagnéticas se producen entre dos partículas cargadas cualesquiera, provocando una atracción entre partículas con cargas opuestas y una repulsión entre partículas con la misma carga, mientras que el magnetismo es una interacción que se produce exclusivamente entre partículas cargadas en movimiento relativo. Estos dos efectos se combinan para crear campos electromagnéticos en las proximidades de las partículas cargadas, que pueden acelerar otras partículas cargadas a través de la fuerza de Lorentz. A altas energías, la fuerza débil y la fuerza electromagnética se unifican en una única fuerza electrodébil.
La fuerza electromagnética es responsable de muchos de los fenómenos químicos y físicos observados en la vida cotidiana. La atracción electrostática entre los núcleos atómicos y sus electrones mantiene unidos a los átomos. Las fuerzas eléctricas también permiten que diferentes átomos se combinen en moléculas, incluidas las macromoléculas como las proteínas que forman la base de la vida. Por su parte, las interacciones magnéticas entre los momentos magnéticos de espín y de momento angular de los electrones también desempeñan un papel en la reactividad química; estas relaciones se estudian en la química de espín. El electromagnetismo también desempeña un papel crucial en la tecnología moderna: producción, transformación y distribución de energía eléctrica, producción y detección de luz, calor y sonido, comunicación por fibra óptica e inalámbrica, sensores, computación, electrólisis, galvanoplastia y motores y actuadores mecánicos.
Inducción electromagnética
ElectromagnetismoCuando el campo magnético de un alambre interactúa con el campo magnético producido por los imanes, crea una fuerza de giro. Esta fuerza de giro se utiliza para accionar motores eléctricos que se emplean en multitud de electrodomésticos, como lavadoras, ascensores, frigoríficos y automóviles.
Campos magnéticos en un alambreUna corriente eléctrica que circula por un conductor, como un alambre de cobre, genera su propio campo magnético, lo que se denomina electromagnetismo. La intensidad del campo magnético es mayor cerca del alambre y aumenta si se incrementa la corriente. La regla de agarre de la mano derecha determina la dirección del campo magnético producido por un hilo conductor de corriente. El pulgar señala la dirección de la corriente, mientras que los demás dedos determinan la dirección del campo magnético.
ElectroimanesUn alambre puede generar un campo magnético cuando pasa electricidad a través de él. Podemos hacer que el campo magnético generado por un alambre sea aún más intenso retorciendo el alambre en forma de espiral: este dispositivo se denomina solenoide. Esto crea un campo magnético fuerte y uniforme en el interior del solenoide. Fuera de la bobina, los pequeños campos magnéticos se anulan entre sí y el campo magnético es mucho más débil. En conjunto, el campo magnético de un solenoide se parece al de una barra magnética. Podemos aumentar el campo magnético aumentando el número de vueltas de la bobina o colocando un núcleo de hierro dentro del solenoide. El campo magnético puede apagarse interrumpiendo la corriente eléctrica.
Historia del electromagnetismo
Un electroimán simple consiste en una bobina de alambre enrollada alrededor de un núcleo de hierro. Un núcleo de material ferromagnético como el hierro sirve para aumentar el campo magnético creado[1]. La intensidad del campo magnético generado es proporcional a la cantidad de corriente que pasa por el bobinado[1].
Campo magnético producido por un solenoide (bobina de alambre). Este dibujo muestra una sección transversal a través del centro de la bobina. Las cruces son alambres en los que la corriente entra en la página; los puntos son alambres en los que la corriente sale de la página.
Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético es producido por una corriente eléctrica. Los electroimanes suelen estar formados por un alambre enrollado en una bobina. Una corriente a través del alambre crea un campo magnético que se concentra en el agujero del centro de la bobina. El campo magnético desaparece cuando se corta la corriente. Las vueltas de alambre suelen enrollarse alrededor de un núcleo magnético hecho de un material ferromagnético o ferrimagnético como el hierro; el núcleo magnético concentra el flujo magnético y crea un imán más potente.
Ejemplos de electromagnetismo
¿Necesitas chatarra? ¡Electroimanes al rescate! Aquí se utiliza un electroimán para recoger algunas de las aproximadamente 3.500 armas confiscadas para ser fundidas. David McNew/Getty Images
¿Qué tienen en común un desguace, un concierto de rock y la puerta de tu casa? Que utilizan electroimanes, dispositivos que crean un campo magnético mediante la aplicación de electricidad. Los desguaces utilizan electroimanes muy potentes para trasladar de un lugar a otro piezas pesadas de chatarra o incluso coches enteros. Tu grupo de música favorito utiliza electroimanes para amplificar el sonido que sale de sus altavoces. Y cuando alguien llama al timbre, un pequeño electroimán tira de un badajo metálico contra la campana.
Mecánicamente, un electroimán es bastante sencillo. Consiste en un trozo de alambre conductor, normalmente de cobre, enrollado alrededor de una pieza de metal. Como el monstruo de Frankenstein, parece poco más que un conjunto de piezas sueltas hasta que entra en escena la electricidad. Pero no hace falta esperar a una tormenta para que un electroimán cobre vida. Se introduce una corriente, procedente de una pila o de otra fuente de electricidad, que fluye por el cable. Esto crea un campo magnético alrededor del alambre enrollado, magnetizando el metal como si fuera un imán permanente. Los electroimanes son útiles porque se puede encender y apagar el imán completando o interrumpiendo el circuito, respectivamente.