EL TELÉGRAFO

El telégrafo es uno de los mayores inventos del siglo XIX. Gracias al uso del electroimán, se encontró la manera de transmitir mensajes codificados por cable y decodificarlos utilizando código Morse. Este fue el primer gran invento en el campo de las telecomunicaciones y al igual que los potentes ordenadores actuales basaba su funcionamiento en un código binario.

EL RELÉ

Otra de las aplicaciones del magnetismo es el relé, el cuál se usa, por ejemplo, como termostato activado por corriente.

EL TIMBRE ELÉCTRICO

Una de las aplicaciones del magnetismo es el timbre eléctrico, cuyo funcionamiento se fundamenta en las propiedades el electroimán.

CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

El campo magnético terrestre es debido a las corrientes giratorias, que se producen por la rotación de la Tierra, del magma de hierro y níquel fundido que habita en su interior. Su efecto es vital pues actúa como escudo protector que repele la mayor parte de la radiación de partículas solares provenientes de las emulsiones solares. Sin ese escudo protector, la vida en la Tierra no sería posible.

DOMINIOS MAGNÉTICOS

Un material ferromagnético se convierte en un imán cuando se somete a un poderoso campo magnético uniforme y todos (la mayoría de) sus dominios magnéticos se alinean con el mismo.

MOVIMIENTO DE CARGAS EN UN CAMPO MAGNÉTICO

Con bobinas de Helmholtz se puede llegar a crear un campo magnético lo suficientemente potente como para curvar electrones o iones hasta cerrarse en un círculo visible que resulta muy vistoso. Este experimento, además de bonito, es muy útil, ya que permite medir fácilmente la relación entre la carga y la masa de la partícula cargada.

EL GALVANÓMETRO DIDÁCTICO.

Un galvanómetro es un dispositivo que sirve como aparato de medida de la intensidad de la corriente eléctrica. El principio de funcionamiento del galvanómetro se basa en el giro de una aguja conectada a una/s espira/s capaz de girar por el campo magnético que crea una corriente eléctrica.

El movimiento del la aguja al circular la corriente eléctrica por conectar un par de cables a una pila o batería pone de manifiesto la conversión de energía química en eléctrica (y posteriormente en magnética y mecánica).

En el último vídeo podemos ver un galvanómetro casero creado por estudiantes de un instituto.

EL EXPERIMENTO DE LA BALANZA DE CORRIENTES

Observando la incidencia de la fuerza magnética que se genera entre corrientes rectilíneas para diferentes configuraciones se puede apreciar que ésta es directamente proporcional a la intensidad de cada una de las corrientes e inversamente proporcional a la distancia de separación entre ellas.

La balanza de corrientes es el nombre que se dio al dispositivo experimental que se inventó para poder medir con la máxima precisión posible el valor de esa fuerza. De las mediciones realizadas para diferentes valores de las corrientes, separación entre los conductores y de la longitud de los mismos, se obtiene la fórmula empírica para la fuerza entre conductores rectilíneos paralelos.

En esta expresión aparece una constante de proporcionalidad, a la cuál se ha dado el nombre de permeabilidad magnética y que tiene un valor en el vacío de:

A partir de ahora veremos aparecer el valor de esta constante, obtenida gracias a este experimento, en prácticamente todas las fórmulas que en adelante salgan a la luz en las entradas dedicadas al magnetismo.

En el vídeo se puede observar cómo para la medición de la fuerza magnética se utilizan una serie de contrapesos que buscan compensar le fuerza creada por una corriente sobre la otra, de forma que el sistema total se mantenga en equilibrio.

FUERZA MAGNÉTICA ENTRE CONDUCTORES

Ya hemos visto que lo mismo que una corriente eléctrica crea un campo magnético a su alrededor capaz de hacer mover la aguja de una brújula, un campo magnético externo puede hace que se mueva un hilo conductor por el que circula una corriente eléctrica.

¿Qué sucedería si ese campo magnético externo fuera creado a su vez por otra corriente eléctrica? Esto experimento es el que se presenta en esta entrada.

En el vídeo de arriba podemos ver como dos cables conductores paralelos se atraen al hacer pasar una corriente eléctrica a través de ellos. En el vídeo de en medio apreciamos cómo los cables se atraen si la corriente eléctrica que circula a través de ellos lo hace en el mismo sentido.

En el vídeo de abajo apreciamos el mismo fenómeno en otra disposición, pero también podemos observar cómo cuando se cierra el interruptor en sentido inverso, lo que hace que las corrientes circulen en sentido opuesto, los hilos se repelen.

FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR ELÉCTRICO

Si tal como descubrió Hans Christian Oersted un conductor eléctrico puede crear un campo magnético que hace que se mueva la aguja de una brújula cercana al mismo, es lógico preguntarse si la presencia de un campo magnético externo, creado por imanes permanenetes por ejemplo, sería capaz de producir el efecto contrario; es decir, que se mueva el cable conductor.

Esto es lo que podemos observar esencialmente en el vídeo de arriba. La demostración práctica pone también de manifiesto que si se invierte la polaridad de la corriente que se hace circular a través del cable, la fuerza con la que es atraído por el campo magnético invierte su dirección también.

En la animación del vídeo de abajo podemos comprobar cómo de la observación de esta pequeña demostración se puede inferir que la dirección de la fuerza resultante sobre el cable conductor es a la vez perpendicular a las líneas de campo magnético en ese punto y a la dirección de circulación de la corriente eléctrica.

CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UNA CORRIENTE RECTILINEA

En el año 1819 Hans Christian Oested descubre casualmente que una corriente puede generar un campo magnético. Como es lógico, a partir de ese descubrimiento todo el mundo se puso a investigar para ver la forma exacta en la que se dispone ese campo magnético en función de cómo es la corriente que lo genera.

El caso más sencillo por el que se puede empezar es el de una corriente rectilínea. En el vídeo adjunto a esta entrada se disponen varias brújulas alrededor de un conductor recto y rígido. Vemos como a medida que aumenta la corriente las brújulas se van orientando perpendiculares al radio que las une con el hilo. La disposición queda más clara cuando se alcanza una corriente máxima de 50 amperios.

Esto nos sugiere la idea de que las líneas de campo magnético pueden ser concéntricas alrededor del conductor rectilíneo. Para constatar esta idea y hacerla más visual se esparcen unas limaduras de hierro sobre la base transparente y se observa cómo se distribuyen al aumentar nuevamente la corriente. Unos toquecitos sobre la base pueden ayudar a que las limaduras venzan la fricción y se distribuyan según el campo magnético creado por la corriente eléctrica. En efecto, constatamos como se forman círculos concéntricos.

Por otro lado, aunque no se aprecie en el vídeo, es interesante repetir el experimento con las brújulas, pero invirtiendo la polaridad de los cables conectados a la batería eléctrica, de forma que ahora la corriente eléctrica circule en sentido opuesto. En este caso comprobaremos que las agujas de las brújulas se orientan justo al contrario que en el caso anterior. Por lo tanto, podemos decir que para una corriente directa se forman unas líneas de campo magnético que se disponen como círculos que giran en una determinada dirección; y para una corriente inversa, se forman unos círculos de campo magnético que giran en la dirección contraria.

NOTA: ténganse en cuenta unas pocas consideraciones prácticas para la realización de este montaje experimental.

• Aunque resulta un experimento sencillo a la vista, trabajar con corrientes eléctricas de hasta 50 amperios en continua puede resultar un poco difícil.
• La mayoría de los generadores de corriente continua  no alcanzan a proporcionar valores tan altos de corriente.
• Si de todos modos conectamos directamente a la salida de un generador de corriente continua un cable conductor, cuya resistencia eléctrica es prácticamente nula, por la Ley de Ohm, es lógico esperar que se genere una corriente muy elevada (pon que usas el típico generador de 12 voltios). Ante esto hay dos posibilidades: que el generador se queme por cortocircuito o que se apague si dispone un circuito de protección.
• Por lo tanto, lo habitual es que se utilice una batería como la de un automóvil o especial para este experimento, que se sea capaz, no solamente de proporcionar una muy elevada corriente contínua, sino de soportar una potencia de salida muy alta (P = V · I).
• Por último, puedes observar lo grueso que es para este montaje el cable conductor. Su gran sección ayuda a disminuir su resistencia eléctrica, pero también evita que se queme fácilmente por el calor que se genere por efecto Joule.

LA EXPERIENCIA DE ÖRSTED

En el año 1819 Hans Christian Oersted estaba estudiando los efectos térmicos de la corriente eléctrica sobre un cable conductor conectado a una batería. La fuerza del Azar quiso que muy cerca del hilo conductor hubiera dejado una brújula. Y cuál fue su sorpresa al comprobar que al cerrar el interruptor la brújula se movía. Y así una y otra vez si volvía a repetir el experimento.

Este hecho descubierto por casualidad abrió las puertas de nuestra sociedad tecnológica al poner en evidencia por primera vez que los fenómenos eléctricos (la corriente eléctrica) y los magnéticos (la brújula) estaban interrelacionados.