Electromagnetismo es la parte de la física que estudia las cargas eléctricas, las corrientes y los campos que crean. Para un estudiante de ingeniería eléctrica es la asignatura que explica el porqué: por qué un transformador cambia la tensión, por qué gira un motor o por qué una línea de alta tensión induce corrientes en otra que va paralela.
De qué va
La asignatura recorre un camino lógico:
- Electrostática: cargas en reposo, el campo eléctrico que crean y la energía que se almacena en un condensador.
- Corriente eléctrica: cargas en movimiento y la resistencia de los materiales.
- Magnetostática: las corrientes crean campos magnéticos, y los campos magnéticos ejercen fuerzas sobre las corrientes.
- Inducción: un campo magnético que cambia crea una tensión. Es el corazón de casi toda la tecnología eléctrica.
- Ecuaciones de Maxwell: cuatro ecuaciones que resumen todo lo anterior y predicen que la luz es una onda electromagnética.
Las ideas clave
La ley de Faraday
ε = −N · dΦ/dt: la tensión inducida en una bobina es proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético que la atraviesa. El signo negativo es la ley de Lenz: la corriente inducida se opone a la causa que la produce.
De aquí salen el generador (se mueve una bobina en un campo), el transformador (el campo cambia porque la corriente es alterna) y las corrientes parásitas que calientan los núcleos y obligan a hacerlos de chapas.
La ley de Ampère
Relaciona la corriente con el campo magnético que la rodea. Con ella se calcula el campo dentro de un solenoide o de un toroide, que es exactamente lo que hay dentro de una bobina o de un transformador.
Los materiales
En el vacío, la relación entre campo y corriente la fija la permeabilidad μ₀. Los materiales ferromagnéticos, como el acero eléctrico, multiplican el campo miles de veces. Por eso los transformadores y los motores tienen núcleos de hierro.
Cómo aprobarla
- Haz siempre un dibujo con el sentido de la corriente y del campo. La regla de la mano derecha evita la mitad de los fallos de signo.
- Antes de usar Gauss o Ampère, busca la simetría: si no la hay, esas leyes no permiten despejar el campo.
- Relaciónala con lo que verás después: el transformador de Máquinas eléctricas es este mismo problema con números más grandes.