Relación entre corriente eléctrica y campo magnético. Una forma de entender esta relación es por medio de un ejemplo, que fue lo que logró percibir Oersted en 1819, cuando observó que al acercar una aguja imantada a un conductor eléctrico aislado por el cual se está conduciendo una corriente observó que la aguja apuntaba hacia el campo magnético que se estaba creado en el conductor por acción de la corriente eléctrica, también observó que la aguja siempre se pone perpendicular a la corriente. En cualquier dirección que se coloque la aguja siempre va a indicar hacia el conductor. Si se llega a invertir la dirección de la corriente en el conductor, la dirección en la cual deflexiona la aguja será opuesta a la anterior, mostrando que el sentido de este campo magnético depende del sentido de la corriente.
Con lo anterior se demostró que hay una relación perfectamente definida entre la dirección de la corriente en un conductor y la dirección del campo magnético alrededor del mismo. Se crea entonces una regla de la mano derecha, la cual con solo colocar el dedo pulgar en la dirección de la corriente eléctrica por el conductor y envolviendo con los demás dedos el conductor, en ese sentido que se cerraron los dedos va a indicar la dirección de las líneas de flujo.
Se entiende entonces que siempre que por un conductor se permita el paso de una corriente eléctrica, esta generará un campo magnético alrededor de este.
Atreves de la ilustración del ejemplo es clara la relación de la corriente eléctrica y el campo magnético, con el fenómeno que demostró Oersted. Ahora enfocándonos un poco más en la parte científico matemática, la receta que gobierna la creación del campo magnético a través de una corriente es la ley de Ampere:
• Donde H es la intensidad del Campo Magnético que en unidades SI se define como Amperes-Vuelta/metro
• I es la corriente en Amperes
Esta relación que existe entre corriente eléctrica y campo magnético es un fenómeno muy popular que permite el funcionamiento de muchos dispositivos utilizados hoy en día por el hombre como:
• Transformadores, con el cambio de nivel de tensión dependiendo de la acción del campo magnético (AC - DC)
• Motor, por medio de la conducción de corriente en presencia de un campo magnético este experimenta una fuerza inducida
• Generador, de la misma forma si un conductor se adapta a un campo magnético producimos corriente con ciertas condiciones.
Así que como regla general la inducción de una fuerza en un alambre conductor que porta corriente en presencia de un campo magnético es la base de la acción motriz relacionado atreves de:
La fuerza magneto motriz (fmm) se define como el producto del número de espiras N multiplicado por la corriente que se le este induciendo al conductor, sus unidades estan en [amp-vuelta] o [Gilbert.
Una fuerza magneto motriz la podemos encontrar en un circuito magnético, que no es más que un circuito cerrado de un material ferromangetico con un arrollamiento por el cual circula una corriente. Esta ultima crea un flujo en el anillo cuyo valor viene dado por:
• Donde Φ es el flujo magnético
• F la fuerza magneto motriz y
• R la reluctancia.
Definición de Gilbert: Unidad de fuerza magneto motriz en el sistema CGS, que corresponde a la imprescindible para hacer pasar un flujo de un weber en una reluctancia de un cersted.
El gilbert es igual a 1,256637061435916 ampere vuelta.
Como unidad práctica se utiliza decigilbert.
2. INTENSIDAD DE CAMPO MAGNÉTICO (H):
Para entender este punto es necesario definir campo magnético. Todo imán ya sea permanente o electroimán tiene dos regiones que se conocen como polos, del polo positivo se emanan líneas de fuerza o de inducción, que vuelven a ingresar al imán pero esta vez por el polo opuesto o negativo. a esta región del espacio en el cual la fuerzas en cuestión se extienden, y el conjunto de ellas hasta donde llega un efecto apreciable, recibe el nombre de campo magnético.
El número total de líneas de inducción en una región dada se llama flujo magnético, cuya unidad es el maxwell, y a la de densidad de flujo es el Gauss, que es igual a 1 maxwell por cm2 medido en un plano perpendicular a la dirección del campo.
Se dice entonces que la densidad de flujo es proporcional a la intensidad del campo magnético, con lo que se puede expresar que la fuerza que actúa sobre un polo situado en un punto determinado del campo es proporcional a la densidad de líneas en el mismo. La fuerza con que actúa el campo sobre la unidad de masa o polo se define como intensidad de campo, y en el sistema CGS es la que actúa sobre dicha unidad de masa con la fuerza de 1 dina. Se representa por la letra H, y en el sistema CGS se llama oersted. La intensidad en oersteds es, pues, igual al número de dinas por unidad de masa y vendrá representada por una línea de fuerza perpendicular al campo y que ocupa, al cortarlo, un centímetro cuadrado de sección.
En el sistema CGS la intensidad de campo y la densidad del flujo son iguales cuando la permeabilidad es uno.
La intensidad del campo magnético es una medida del esfuerzo de una corriente por establecer un campo Magnético
3. Densidad de flujo magnético
Su símbolo es la B, y también se conoce como inducción magnética o densidad de flujo magnético. La densidad de flujo magnético en una región de un campo magnético es el número de líneas de flujo, medidas en Weber (Wb), que atraviesan perpendicularmente la unidad de área, medida en m2, de una región. La unidad de la densidad en el SI es el tesla.
Existe una relación entre la intensidad del campo magnético, la permeabilidad magnética del material y la densidad resultante del flujo magnético producido, y se da por:
La verdadera densidad del flujo magnético producido en un trozo de material se indica por el producto de la intensidad del campo magnético (H), que representa el esfuerzo que ejerce la corriente para establecer un campo magnético y la permeabilidad magnética del material (μ), que representa el esfuerzo que realiza la corriente para establecer un campo magnético en un material dado.
Se conoce como permeabilidad magnética, la capacidad de una sustancia o medio, para hacer pasar a través de sí los campos magnéticos, por lo tanto entre mayor sea indica que permite concentrar más magnitud del campo magnético.
Existen otras relaciones sobre la permeabilidad, cuando es en un espacio libre o en el aire está definida como:
Ahora, para comparar la capacidad de concentración magnética nos referimos a la permeabilidad relativa definida como:
4.Se llama flujo magnético a la cantidad de líneas de fuerza que pasan por un circuito magnético, además de lo anterior el flujo magnético matemáticamente se define como un producto escalar entre el campo y la superficie , siendo B el campo y S la superficie, teniendo encuentra también el Angulo de incidencia formado entre líneas .
Existe una receta general para determinar el flujo magnético.
Esta receta es general ya que permite calcular el flujo en los diferentes casos
• Cuando el campo es perpendicular a la superficie
• Cuando no lo es y tiene un angulo de incidencia.
En cuanto a las unidades el flujo magnético en el sistema internacionales el weber y se designa asi(Wb) o en el sistecegesimal es utilizado el maxwel y la relacion existente entre estos es (1 weber =108 maxwells).
5. Se define reluctancia magnética a la resistencia que posee un material de ser influenciado por un campo magnético, y se indica a través de la relación que hay entre la fuerza magneto motriz (fmm) y el flujo magnético.
La reluctancia es equivalente a la resistencia en un circuito eléctrico, así que si queremos obtener una reluctancia equivalente de varias en serie solo procedemos a sumarlas, y se procede de la misma forma para obtener una resistencia equivalente en paralelo para las reluctancias. También es importante comentar que como en un circuito eléctrico la resistencia tiene su inverso que es la conductancia, la reluctancia tiene su inverso que es la permeancia.
Para calcular la reluctancia en un circuito se aplica la siguiente ecuación:
Donde:
• R -> reluctancia, medida en amperio vuelta por weber ( A v/Weber ). Esta unidad es equivalente al inverso del Henrio (H-1) multiplicado por el número de espiras al cuadrado.
• l -> longitud del circuito, medida en metros.
• μ -> permeabilidad magnética del material, medida en H/m (henrio/metro).
• A -> Área de la sección del circuito (sección del núcleo magnético), en metros cuadrados.
