El electromagnetísmo
Electromagnetismo
El electromagnetismo es la rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría. El electromagnetismo describe la interacción de partículas cargadas con campos eléctricos y magnéticos. La interacción electromagnética es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo conocido. Las partículas cargadas interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones.
El electromagnetismo abarca diversos fenómenos del mundo real como por ejemplo la luz. La luz es un campo electromagnético oscilante que se irradia desde partículas cargadas aceleradas. Aparte de la gravedad, la mayoría de las fuerzas en la experiencia cotidiana son consecuencia de electromagnetismo.
Los principios del electromagnetismo encuentran aplicaciones en diversas disciplinas afines, tales como las microondas, antenas, máquinas eléctricas, comunicaciones por satélite, bioelectromagnetismo, plasmas, investigación nuclear, la fibra óptica, la interferencia y la compatibilidad electromagnéticas, la conversión de energía electromecánica, la meteorología por radar, y la observación remota. Los dispositivos electromagnéticos incluyen transformadores, relés, radio/TV, teléfonos, motores eléctricos, líneas de transmisión, guías de onda y láseres.
Los fundamentos de la teoría electromagnética fueron presentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell en 1865. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell, lo que ha sido considerada como la «segunda gran unificación de la física», siendo la primera realizada por Isaac Newton.
La teoría electromagnética se puede dividir en electrostática —el estudio de las interacciones entre cargas en reposo— y la electrodinámica —el estudio de las interacciones entre cargas en movimiento y la radiación—. La teoría clásica del electromagnetismo se basa en la fuerza de Lorentz y en las ecuaciones de Maxwell.
El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable a un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de estas, el electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo electrodébil.
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Conductor recorrido por una corriente eléctrica
Si por un conductor rectilineo hacemos pasar una corriente, veremos que una brújula situada cerca NO se orienta de acuerdo al campo electrico terrestre, sino que tiende a colocarse normal al conductor.
Vemos pues que se forma en torno al conductor un campo pagnético compuesto por líneas de fuerza en forma de circunferencias concéntricas al conductor.
Espira recorrida por una corriente electrica
Bobina recorrida por una corriente eléctrica
Si unimos varias espiras formando una bobina, las líneas de campo producidas por cada una de las espiras sumarán sus efectos, concentrándose el campo en el eje de la bobina, donde es máximo.
Para determinar el sentido de las líneas de fuerza del campo podemos aplicar de nuevo la regla de la mano derecha o la del sacacorchos, sólo que en este caso, el pulgar indica el sentido del campo cuando se coloca el resto de los dedos siguiendo el sentido de la corriente eléctrica al recorrer la bobina. En el caso del sacacorchos, la corriente marca el giro del sacacorchos y su avance el sentido del campo
En los extremos de la bobina se crean los dos polos, siendo el norte por donde salen las líneas de fuerza, o sea aquel al que apunte el pulgar, y el sur al que llegue
El electroimán
Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente.2 Los electroimanes generalmente consisten en un gran número de espiras de alambre, muy próximas entre sí que crean el campo magnético.3 Las espiras de alambre a menudo se enrollan alrededor de un núcleo magnético hecho de un material ferromagnético o ferrimagnético, como el hierro; el núcleo magnético concentra el flujo magnético y hace un imán más potente.
La principal ventaja del electroimán sobre un imán permanente, es que el campo magnético se puede cambiar de forma rápida mediante el control de la cantidad de corriente eléctrica en el devanado. Sin embargo, a diferencia de un imán permanente, un electroimán requiere de una fuente de alimentación para mantener los campos.
Los electroimanes son ampliamente usados como componentes de otros dispositivos eléctricos, como motores, generadores, relés, altavoces, discos duros, máquinas MRI , instrumentos científicos y equipos de separación magnética. Los electroimanes también se emplean en la industria para recoger y mover objetos pesados, como la chatarra de hierro y acero.4
Existen varios tipos de electroimanes:
- El electroimán resistivos: Están compuestos de un hilo conductor que suele ser de cobre enrollado alrededor de un núcleo de hierro. Se genera un campo magnético gracias a la circulación de corriente eléctrica. Este tipo de imán requiere bastante consumo eléctrico y suele generar recalentamiento.
- El electroimán superconductor: Los imanes más potentes se fabrican con bobinas de cables superconductores, de allí su nombre de “superconductores”. El uso de imanes producidos por bobinas superconductoras disminuyen las pérdidas mecánicas en la producción de energías alternativas.
- El electroimán híbrido: son un combinación de imanes resistivos y superconductores. ¡Los científicos construyen un imán resistivo dentro de un
imán superconductor para crear un imán de alta potencia!
Aplicaciones de un electroimán:
Como os lo hemos comentado anteriormente, un electroimán puede tener numerosos usos y pueden utilizarse en diversos dispositivos, herramientas y sistemas. Aquí te dejamos algunos ejemplos de aplicaciones:
- Seguridad y transporte: dispositivos de cierre, puertas automáticas o corta-fuegos. Ascensores y montacargas: sensores, escaleras, rampas o equipos de señalización y transporte.
- Envase y embalaje: maquinaria para el etiquetado y envase o dispensadores automáticos.
- Medicina: aparatos de radiología, diálisis, dosificadores o respiración artificial.
- Robótica y maquinaria: robots industriales, motores, prensas, electrodomésticos, maquinaria textil y hornos industriales.
Fuente:
- Wikipedia
- Paraninfo
- Ikastaroak
- iesmjuancalero
- comercialmendez