Inducción
electromagnética
La inducción
electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos
magnéticos variables con el tiempo. La inducción electromagnética consiste en
obtener energía eléctrica a partir de variaciones de flujo magnético.
Se puede definir como campo
magnético como la región del espacio donde se manifiestan acciones sobre las
agujas magnéticas.
El descubrimiento por
Faraday y Henry de éste fenómeno introdujo una cierta simetría en el mundo del
electromagnetismo. Se entiende como electromagnetismo al fenómeno con relación
entre imán y corriente eléctrica.
Campo de fuerzas
magnéticas.
Las limaduras y alfileres
de hierro, dejadas sobre una mesa, se mueven cuando se les acerca un imán. Si
dicho imán se acerca a una brújula, la aguja se desvía, estas y otras más
demuestran que el espacio alrededor del imán adquiere propiedades especiales,
ya que el imán es capaz ejercer fuerzas en su entorno, es decir, el imán crea
un campo de fuerzas.
En un imán no es posible
separar dos campos magnéticos.
Los fenómenos eléctricos
y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su
relación fue descubierta por casualidad. El físico químico danés Hans Oersted
estaba preparando su clase de física, en una tarde del mes de Abril, cuando al
mover una brújula cerca de un cable que
conducía corriente eléctrica, notó que la aguja se deflactaba en la dirección
del cable. Por primera vez se halló conexión entre la electricidad y el
magnetismo, que se considera el nacimiento del electromagnetismo. El
experimento era muy claro, la brújula estaba magnetizada y al acercarla a un
campo eléctrico, la aguja de ésta giraba perpendicularmente, en otras palabras,
alteraba el movimiento y daba comienzo al electromagnetismo.
Gracias a éste fenómeno
podemos construir un electroimán, mucho más potente que los imanes naturales,
haciendo pasar corriente que hemos enrollado alrededor de una pieza de hierro.
El descubrimiento debido
a Hans Christian Oersted, de que una corriente eléctrica produce un campo
magnético, estimuló la imaginación de los físicos de la época y multiplicó el
número de experimentos en busca de relaciones nuevas entre la electricidad y el
magnetismo.
Pero fue Faraday el
primero en precisar en qué condiciones podía ser observado semejante fenómeno.
La fuente principal de
producción de electricidad, al menos a escala industrial, está basada en la
inducción electromagnética descubierta experimentalmente por Michael Faraday en
1831. Éste físico y químico inglés se empezó a interesar en los fenómenos
eléctricos y repitió los experimentos de
Oersted y Ampere. Ampere dijo que se puede obtener magnetismo de la
electricidad, ¿Será posible obtener electricidad del magnetismo?
Faraday inició una serie
de experimentos con el fin de comprobar si se podía obtener electricidad a
partir del magnetismo.
Faraday descubrió
experimentalmente el fenómeno de la inducción electromagnética. En fechas
anteriores todos sus intentos resultaron fallidos pero no esta vez.
Faraday explica cómo el
campo magnético al acercarlo a un conductor como el cobre, que dentro de él se
permite que se emita un movimiento de la en la estructura de la materia que se
llama electrón y así se forma la fuerza eléctrica a través del magnetismo.
Electroimán
El electroimán es un tipo
de imán en el que el campo magnético se genera mediante la circulación de una
corriente eléctrica a través de un conductor. Su superioridad frente al imán
permanente reside en que la intensidad del campo generado depende de la
cantidad de corriente que circule a través de él, y por tanto es posible
controlar su comportamiento. Un electroimán, es compuesto en su interior, por
un núcleo de hierro. Núcleo al cual, se le ha incorporado un hilo conductor,
recubierto de material aislante, tal como la seda o el barniz. Hilo que tiene
que ir enrollado en el núcleo, para que el electroimán funcione.
Aplicaciones cotidianas
del electromagnetismo
Trenes de levitación magnética. Estos trenes no se mueven en
contacto con los rieles, sino que van “flotando” a unos centímetros sobre ellos
debido a una fuerza de repulsión electromagnética. Esta fuerza es producida por
la corriente eléctrica que circula por unos electroimanes ubicados en la vía de
un tren, y es capaz de soportar el peso del tren completo y elevarlo.
Timbres. Al pulsar el interruptor de un timbre, una
corriente eléctrica circula por un electroimán creado por un campo magnético
que atrae a un pequeño martillo golpea una campanilla interrumpiendo el
circuito, lo que hace que el campo magnético desaparezca y la barra vuelva a su
posición. Este proceso se repite rápidamente y se produce el sonido
característico del timbre.
Motor eléctrico. Un motor eléctrico sirve para transformar
electricidad en movimiento. Consta de dos partes básicas: un rotor y un
estator. El rotor es la parte móvil y está formado por varias bobinas. El
estator es un imán fijo entre cuyos polos se ubica la bobina. Su funcionamiento
se basa en que al pasar la corriente por las bobinas, ubicadas entre los polos
del imán, se produce un movimiento de giro que se mantiene constante, mediante
un conmutador, generándose una corriente alterna.
Transformador. Es un dispositivo que permite aumentar o disminuir
el voltaje de una corriente alterna. Está formado por dos bobinas enrolladas en
torno a un núcleo o marco de hierro. Por la bobina llamada primario circula la
corriente cuyo voltaje se desea transformar, produciendo un campo magnético
variable en el núcleo del hierro. Esto induce una corriente alterna en la otra
bobina, llamada secundario, desde donde la corriente sale transformada. Si el
número de espiras del primario es menor que el del secundario, el voltaje de la
corriente aumenta, mientras que, si es superior, el voltaje disminuye.
El electroimán se utiliza en los
timbres, para separar latas y clavos en vertederos y en manipulación de
planchas metálicas.
Aplicaciones del electroimán.
• Un
timbre eléctrico - Los electroimanes hacen que el martillo vibre de acá para
allá, tocando el timbre.
• Una cerradura eléctrica -
Cuando se ha contestado al interfono, la puerta puede abrirse desde el piso de
arriba. Un electroimán tira del cerrojo para abrirlo. Cuando se desconecta, el
cerrojo vuelve atrás.
• Una grúa - Una grúa para chatarra puede levantar
un coche entero. Lo mueve a su posición, y se desconecta para soltarlo.
• Una
herramienta de cirujano - Un cirujano oftalmólogo puede sacar restos de acero
del ojo de un paciente usando un electroimán. Se aplica corriente hasta que
tira sólo lo suficiente para quitar suavemente el metal.
Luz blanca
La luz blanca es la
suma de las vibraciones electromagnéticas con longitudes de onda de 350 a 750
nanómetros, se forma por saltos de los electrones en los orbitales de los
átomos. La luz es partícula y onda, Newton logró descomponerla en sus
colores espectrales por medio de un prisma.
La
luz se comporta como materia y como onda. La
energía del Sol llega a la Tierra en forma de ondas.
La óptica estudia
el comportamiento de la luz. La luz viaja en línea recta por eso nuestros ojos
perciben las imágenes de forma invertida.
Onda electromagnética
Una variación el campo
eléctrico produce un campo magnético y un cambio en el campo magnético da como
resultado un campo eléctrico. Pues bien cuando una cuando una partícula con
carga eléctrica, como el electrón, se acelera, produce una perturbación en sus
campos eléctrico y magnético, la cual se propaga a través el espacio formando
una onda electromagnética. La onda electromagnética es su propio motor y su
medio de transporte, el cambio de un campo produce el cambio del otro y así
sucesivamente, esto se hace a 300 000 km/s.
Además estas ondas electromagnéticas
son transversales, a diferencia de las ondas sonoras que son longitudinales.
Las ondas electromagnéticas se mueven en línea recta lejos de cuerpos muy
masivos y hacia todas las direcciones.
Emisión de ondas electromagnéticas
La luz es una onda
electromagnética que transporta energía, cuando la luz incide sobre la materia,
obliga a las cargas eléctricas de ésta a vibras. Las cargas eléctricas que
vibran son los electrones. En consecuencia, las vibraciones del emisor se
transfieren al receptor.
Composición y descomposición de
la luz blanca
Newton fue el primer
científico que descompuso la luz blanca en todos sus colores, utilizando un
prisma, y los describió. Estos mismos colores son los del arco iris, sólo que
en este caso las gotitas de agua son representadas con el prisma, Cada gota de
agua descompone un poco de luz, pero al multiplicarse en la lluvia se hace el
arco iris. Newton también combinó dos prismas de manera que los haces de
colores hicieran una composición para formar de nuevo la luz blanca.
Arco Iris
Es un fenómeno atmosférico
luminoso que hace visible un espectro de luz en el cielo cuando los rayos
solares atraviesan partículas de agua. Tiene forma de un arco.
Chamizo José Antonio, Esfinge, Naucalpan,
Estado de México, 2008
Lozano de Swan Natasha, Cienecias 2, Física,
Santillana, México, D.F, 2006.
