Artículos sobre corriente eléctrica, carga eléctrica, campo magnético y fuerza magnética
En 1819, el científico danés Hans Christian Oersted (1777-1851) descubrió la relación entre el magnetismo y las corrientes eléctricas o cargas en movimiento. Observó que cuando la aguja de una brújula se encuentra cerca de un cable con corriente, se desvía. Cuando no hay corriente, la aguja apunta al norte.
La aguja de una brújula es un imán, por lo que puede moverse mediante una fuerza magnética. ¿De dónde proviene esta fuerza magnética (F)? Cerca de la aguja hay un cable por el que circula una corriente eléctrica, por lo que la fuerza magnética debe ser ejercida por dicha corriente.
Observa la imagen de la derecha. La dirección de la corriente eléctrica y la del campo magnético se pueden determinar aplicando la regla de la mano derecha. Si la corriente eléctrica (I) se mueve hacia arriba, la dirección del campo magnético (B) es la que se muestra a la izquierda. Si la corriente eléctrica se mueve hacia abajo, la dirección del campo magnético es la que se muestra a la derecha.
El campo magnético ejerce una fuerza sobre el conductor por el que circula la corriente.
Anteriormente se explicó que una corriente eléctrica puede ejercer una fuerza sobre la aguja de una brújula magnética. ¿Puede un imán también ejercer una fuerza sobre una corriente eléctrica?
Supongamos que un cable por el que circula corriente eléctrica está colocado entre los polos norte y sur de un imán. La dirección del campo magnético se indica mediante una flecha que va del polo norte al polo sur. Si la dirección de la corriente eléctrica (I) se indica con una flecha roja, entonces aparece una fuerza magnética (F) cuya dirección se representa con una flecha azul.
La dirección de la fuerza magnética F es perpendicular a la dirección de la corriente eléctrica I y perpendicular a la dirección del campo magnético B.
La dirección de la corriente eléctrica, la dirección del campo magnético y la dirección de la fuerza magnética se pueden determinar utilizando la regla de la mano derecha.
La relación entre la fuerza magnética, la corriente eléctrica y el campo magnético se expresa mediante la siguiente ecuación.
F = BI l sen θ
F es un símbolo de fuerza magnética, B es un símbolo de campo magnético, I es un símbolo de corriente eléctrica, l es un símbolo de la longitud de un cable que se encuentra en un campo magnético.
θ es el ángulo entre la dirección de la corriente eléctrica y la dirección del campo magnético. Si la corriente eléctrica es perpendicular al campo magnético (90°), entonces el valor de sen 90° = 1. La fórmula cambia a F = BI l. Por el contrario, si la corriente eléctrica es paralela al campo magnético (0°), entonces el valor de sen 0° = 0, por lo que la fuerza magnética es cero.
Para calcular el campo magnético, la fórmula anterior se cambia a: B = F / I l.
La unidad internacional de fuerza magnética es el Newton (abreviado N), y la unidad internacional de campo magnético es el Tesla (abreviado T). El Tesla recibe su nombre del inventor y físico serbio-estadounidense Nikola Tesla (1856-1943). Según la fórmula del campo magnético anterior, este también puede expresarse en Newtons por Amperio-metro (N/A m). Además del Tesla, el campo magnético también se expresa en Gauss (G). Gauss proviene del nombre del matemático, astrónomo y físico alemán Johann Carl Friedrich Gauss (1777-1855). 1 G = 10⁻⁴ T
La fuerza magnética sobre las cargas eléctricas que se mueven en un campo magnético.
Un campo magnético puede ejercer una fuerza magnética sobre un cable conductor de corriente. Las corrientes eléctricas son cargas eléctricas en movimiento, por lo que un campo magnético también puede ejercer una fuerza magnética sobre cargas eléctricas en movimiento libre, no solo sobre cables conductores.
La fórmula para calcular la fuerza magnética sobre cargas eléctricas que se mueven en un campo magnético se deriva de la fórmula anterior de la fuerza magnética F = BI l sin θ. Debido a que I = q/t y l = vt, la fórmula de la fuerza magnética cambia a:
Descripción de la fórmula: F = fuerza magnética, B = campo magnético, q = carga eléctrica, v = velocidad de movimiento de la carga, θ = ángulo entre v y B.
Si v es perpendicular a B, entonces θ = 90 ° , donde sen 90 ° = 1. Por el contrario, si v es paralela a B, entonces θ = 0 ° , donde sen 0 ° = 0. Por lo tanto, la fuerza magnética es máxima cuando v es perpendicular a B y es cero cuando v es paralela a B.
La dirección de la fuerza magnética F es perpendicular al campo magnético B y perpendicular a la velocidad de la carga eléctrica v.
