Tema 5.3 Fuerzas magnéticas entre corrientes Todo conductor por el cual circula una corriente eléctrica está rodeado de un campo magnético. En virtud de que una corriente eléctrica es un flujo de electrones, cada uno de ellos constituye una partícula cargada en movimiento generadora de un campo magnético a su alrededor. Por ello, cuando un electrón en movimiento con su propio campo magnético penetra en forma perpendicular dentro de otro campo producido por un imán o una corriente eléctrica, los dos campos magnéticos interactúan entre sí.

En general, los campos magnéticos actúan sobre las partículas cargadas desviándolas de sus trayectorias a consecuencia del efecto de una fuerza magnética llamada fuerza de Ampere. Cuando una partícula cargada se mueve perpendicularmente a un campo magnético, recibe una fuerza magnética cuya dirección es perpendicular a la dirección de su movimiento y a la dirección de la inducción magnética o densidad de flujo.

Por lo tanto la partícula se desvía y sigue una trayectoria circula Por lo tanto la partícula se desvía y sigue una trayectoria circula. Cuando una carga se mueve paralelamente a las líneas magnéticas del campo no sufre ninguna desviación. Si la trayectoria de la partícula es en forma oblicua con una cierta inclinación respecto a las líneas de fuerza de un campo magnético, la partícula cargada se desviará y describirá una trayectoria en forma de espiral.

Una carga q cuyo movimiento es perpendicular a un campo magnético con una inducción magnética B a una cierta velocidad v, recibe una fuerza F que se calcula con la siguiente expresión: F= qvB. Cuando la trayectoria del movimiento de la partícula forma un ángulo θ, con la inducción magnética, la magnitud de la fuerza recibida por la partícula será proporcional a la componente de la velocidad perpendicular a B. por lo tanto la fuerza F se determina con la expresión: F = qvB senθ.

Donde: F=fuerza recibida por una partícula en movimiento en Newtons (N). v=velocidad que lleva la carga en m/seg. B=inducción magnética del campo, en Teslas (T) Θ=ángulo formado por la dirección de la velocidad que lleva la partícula y la inducción magnética.

Para determinar la dirección de la fuerza magnética recibida por una carga que se mueve en forma perpendicular a las líneas de fuerza de un campo magnético, se emplea la regla de los tres dedos de la siguiente manera: los tres primeros dedos de la mano derecha se disponen extendidos perpendicularmente uno respecto del otro, el dedo índice indicará la dirección del campo magnético, el dedo medio representará la dirección de la velocidad con la cual se mueve una carga negativa, es decir la corriente, y el pulga señalará la dirección de la fuerza magnética que recibe la carga. Cuando la carga que se mueve perpendicularmente a un campo magnético es positiva, se emplea la mano izquierda de la misma manera.

Al despejar la inducción magnética B de la expresión F= qvBsenθ, tendremos: B= F___ qvsenθ Por definición: la inducción magnética o densidad de flujo en un punto de un campo magnético equivale a un Tesla, cuando una carga de un coulomb al penetrar perpendicularmente al campo magnético con una velocidad de 1 m/seg, recibe en dicho punto, la fuerza magnética de un Newton.

Fuerza sobre un conductor por el que circula una corriente. Como se ha señalado, un conductor por el que circula una corriente está rodeado de un campo magnético. Si el conductor se introduce en forma perpendicular a un campo magnético recibirá una fuerza lateral cuyo valor se determina con la siguiente expresión matemática: F = BIL .

Donde: F= Fuerza magnética que recibe el conductor en newtons (N). B= inducción magnética medida en Teslas (T). I= intensidad de la corriente eléctrica que circula por el conductor en amperes (A). L=Longitud del conductor sumergido en el campo magnético en metros. (m).

De la misma manera que sucede para una carga móvil, si el conductor por el cual circula una corriente forma un ángulo θ con el campo magnético, la fuerza recibida se determina con la expresión: F = BILsen θ.

Fuerza magnética entre 2 conductores paralelos por los que circula una corriente. En virtud de que una carga en movimiento genera a su alrededor un campo magnético, cuando dos cargas eléctricas se mueven en forma paralela interactúan sus respectivos campos y se produce una fuerza magnética entre ellas. La fuerza magnética es de atracción, si las cargas que se mueven paralelamente son del mismo signo y se desplazan en igual sentido o bien cuando las cargas son de signo y movimiento contrarios.

Evidentemente la fuerza magnética será de repulsión, si las cargas son de igual signo y con diferente sentido, o si son de signo contrario y su dirección es en el mismo sentido. Cuando se tienen 2 alambres rectos, largos y paralelos y por ellos circula una corriente eléctrica, debido a la interacción de sus campos magnéticos, se produce una fuerza entre ellos que puede calcularse con la siguiente expresión: F=μoI1I2L 2πr

Donde F= fuerza magnética entre 2 conductores rectos, largos y paralelos, se mide en newtons (N). μo=permeabilidad magnética del vacío igual a 12.56x10-7 Tm/A. I1=intensidad de la corriente en el primer conductor calculada en amperes (A). I2=intensidad de la corriente en el segundo conductor calculada en amperes (A). L=longitud considerada de los conductores medida en metros (m). r=distancia entre los dos conductores, también con sus unidades en metros (m).

La fuerza entre los alambres conductores paralelos será de atracción si las corrientes van en el mismo sentido, pero si éste es opuesto la fuerza será de repulsión. Si los alambres se encuentran en el aire se considera como si estuvieran en el vacío.

La fuerza magnética entre conductores también puede calcularse con la siguiente expresión: F= 2 KmLI1I2 R Donde Km= constante magnética cuyo valor es de 1 x 10-7 N/A2. N= Newtons. A= amperes.