motores

Unidad

7

Magnetismo
y electricidad.
Motores eléctricos
l magnetismo, aunque es un efecto espontáneo de la naturaleza (el campo magnético terrestre y
la magnetita), dada su estrecha relación con la electricidad se puede reproducir y controlar de
forma artificial. Esto es así hasta el punto de que los principios físicos de la naturaleza, combinados
con los de la electricidad, son labase del funcionamiento de los motores eléctricos, que posibilitan la
transformación de la energía eléctrica en energía mecánica y viceversa.

E

169

7.1

Magnetismo
Los fenómenos magnéticos se relacionan con los imanes naturales, que son
trozos de un mineral de hierro, llamado
magnetita (Fe3O4). Estos imanes naturales (Fig. 7.1) tienen la propiedad de
atraer al hierro, sobre todo enlas zonas
del imán llamadas polos. El imán natural,
en contacto con el acero, hace que éste
mantenga también las propiedades magnéticas.
Se pueden hacer las siguientes afirmaciones sobre los imanes:

Fig. 7.3. El imán colocado bajo un vidrio
ordena las limaduras de hierro.
(a)

Fig. 7.1. La magnetita es un imán natural.

N
+

b) Si una barra magnética se parte en varios trozos, cadauno de ellos se comporta como otro imán (Fig. 7.2).

–
S

(b)
(c)
I

I

I

I
+
–

S

N

–

N

S

c) Al tratar de juntar dos barras magnéticas, observamos que, según la orientación con la que se acerquen sus extremos, éstos se atraen o se repelen. De
aquí se puede deducir que existen polos magnéticos de diferente signo, que
se conocen por norte, N, y sur, S (dado queuna aguja magnética se orienta
casi en la misma dirección de los polos geográficos). Se denomina polo norte
al lado del imán que se orienta en el sentido del norte geográfico; esto quiere
decir que, si polos contrarios se atraen, el
norte geográfico debe ser el sur magnético.

+

d) A partir de las afirmaciones b y c, se puede concluir que no es posible aislar un
polo norte o un polo surmagnéticos.

(a)

Fig. 7.4. Experiencia de Oersted:
a) Colocamos una aguja magnética paralela
a un conductor sin corriente. b) Hacemos
pasar corriente en un sentido, tomando la
aguja una dirección perpendicular al hilo.
c) Si cambiamos el sentido de la corriente,
la aguja cambia su orientación, pero sigue
estando perpendicular al hilo. Nota: si
empleamos una fuente de alimentación
de cc12 V, debemos tener cuidado de no
pasar del máximo de amperios indicado.
Si la corriente máxima es de 2 A,
colocamos como mínimo una resistencia
en serie de 12/2 = 6 1 .

170

a) La atracción magnética es más intensa en los extremos de la barra magnética; de hecho, en la zona central no
existe atracción. Para duplicar esta
atracción se puede poner la barra en
forma de herradura (Fig.7.2).

N

e) Un imán ordena las limaduras de hierro
colocadas sobre un vidrio fino o una lámina de plástico (Fig. 7.3).

S

(b)

(c)

N

S

N

S

N

S

N

S

S

N

N

S

N

S

S

N

Fig. 7.2. Hechos experimentales con
imanes: a) Los extremos de una barra
magnética realizan una atracción mayor;
b) una barra magnética partida en trozos
se comporta comoun imán; c) unos
extremos se atraen y otros se repelen.

f) Si hacemos pasar una corriente eléctrica
por un conductor y ponemos el conductor
cerca de un imán, éste último resulta ser
desviado. La experiencia descrita se debe
al físico Oersted. Como sabemos que la
corriente eléctrica es debida a portadores
de carga (electrones) en movimiento, se
demuestra que una carga en movimientoequivale a un imán. La Figura 7.4 ilustra el
experimento ideado por Oersted.
Ahora queda evaluar estos efectos con algunas expresiones matemáticas que permitan
predecir el comportamiento de la interacción
electromagnética.

7.2

A

Concepto de campo magnético.
Vector inducción magnética.
Fuerza sobre cargas
en movimiento. Relación entre
el magnetismo y la electricidad

Concepto de...