Electromagnetismo.
Inducción eléctrica y magnética.
Introducción.
El meollo de la teoría electromagnética es la capacidad que tienen las variaciones de campo magnético de producir campos eléctricos y corrientes eléctricas y la capacidad que tienen las variaciones del campo eléctrico y corrientes eléctricas de producir campos magnéticos. El propósito de esta lección es ilustrar cualitativamente cómo se producen estos fenómenos de inducción eléctrica y magnética.
Campo magnético creado por una corriente eléctrica.
Una corriente eléctrica genera alrededor de ella un campo magnético. Esto lo descubrió Oersted acercando una brújula a un cable por el que pasa una corriente eléctrica continua. Oersted observó que la brújula se alineaba perpendicularmente a la corriente.
La siguiente escena muestra una brújula (el paralelepípedo azul que es un imán) y un cable eléctrico por el que puede o no pasar una corriente. Si el alumno elige que haya corriente, verá cómo el imán se alinea perpendiculamente al cable (Aparece una flecha sobre el cable indicando el sentido de la corriente). Si elige que no haya corriente verá que el imán se alinea (en principio de norte a sur).
Al pasar una corriente por una bobina el campo magnético que crea dentro de la bobina es más notorio que el creado por un cable lineal. En la siguiente escena hay una brújula que apunta hacia el norte (arriba). Cuando se conecta el circuito, la bobina crea un campo magnético que afecta a la aguja imantada y ésta se alinea en la dirección del campo magnético. Al desconectar la corriente la brújula vuelve a apuntar al norte.
Corriente eléctrica inducida por el movimiento de un imán.
Las fluctuaciones del campo magnético producen campos eléctricos perpendiculares a la dirección de la variación. En particular un campo magnético variable puede actuar sobre un circuito eléctrico produciendo una fuerza electromotriz. La siguiente escena muestra cómo el movimiento de un imán puede inducir una fuerza electromotriz en una bobina.
En la escena el alumno puede arrastrar el imán acercándolo y alejándolo de la bobina y puede observar observar que estos movimientos generan una corriente eléctrica en la bobina que hace que se encienda la bombilla. Cuando el imán deja de moverse la corriente cesa y la bombilla se apaga.
Ejemplo de inducción electromagnética.
Si las corrientes eléctricas pueden producir campos magnéticos y las variaciones de un campo magnético pueden producir campos eléctricos y fuerza electromotriz, es de esperarse que las variaciones de una corriente eléctrica puendan inducir una fuerza electromotriz en un circuito vecino. El propósoto de la siguiente escena es ilustrar cómo puede ocurrir este fenómeno.
En la escena el alumno puede cambiar la resistencia del reóstato con lo cual provoca cambios en el campo magnético generado por la primera bobina. Dichos cambios inducen corriente en la segunda bobina que enciende la lámpara. Si la resistencia no cambia el campo magnético generado por la bobina es constante y no hay inducción de corriente en el segundo circuito.