Antes de comenzar hablar sobre el electromagnetismo es importante mencionar el estudio que realizamos sobre el magnetismo, pues en el magnetismo pudimos observar brevemente cómo los imanes permanentes producen un campo magnético al rededor de ellos desde el polo norte hasta el polo sur.

Si bien los imanes permanentes producen un campo magnético estático y a veces muy fuerte, en algunas aplicaciones la fuerza de este campo magnético es todavía demasiado débil o debemos ser capaces de controlar la cantidad de flujo magnético presente. Entonces, para producir un campo magnético mucho más fuerte y más controlable, necesitamos usar electricidad.

Mediante el uso de bobinas de alambre enrolladas alrededor de un material magnético blando, como un núcleo de hierro, podemos producir electroimanes muy potentes para su uso en diferentes tipos de aplicaciones eléctricas. Este uso de bobinas de alambre produce una relación entre la electricidad y el magnetismo que nos da otra forma de magnetismo llamada electromagnetismo.

¿Cómo se produce el electromagnetismo?
El electromagnetismo se produce cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor simple y cuando la corriente pasa a lo largo de todo el conductor, se crea un campo magnético a lo largo de dicho conductor. El pequeño campo magnético creado alrededor del conductor tiene una dirección definida con los polos “Norte” y “Sur” producidos, determinados por la dirección de la corriente eléctrica que fluye a través de el

Por lo tanto, es necesario establecer una relación entre la corriente que fluye a través del conductor y el campo magnético resultante producido a su alrededor por este flujo de corriente que nos permite definir la relación que existe entre la electricidad y el magnetismo en forma de electromagnetismo .

Hemos establecido que cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor, se produce un campo electromagnético circular a su alrededor con las líneas magnéticas de flujo que forman bucles o ciclos completos que no se cruzan en toda la longitud del conductor.

La dirección de rotación de este campo magnético se rige por la dirección de la corriente que fluye a través del conductor, y el campo magnético correspondiente es más fuerte cerca del centro del conductor que lleva la corriente. Esto se debe a que la longitud de la trayectoria de los bucles es mayor cuanto más lejos del conductor este, lo que da como resultado líneas de flujo más débiles.

Análisis del campo magnético alrededor de un conductor

Una forma sencilla de determinar la dirección del campo magnético alrededor del conductor es considerar el ejemplo de atornillar a un tornillo de madera  en una hoja de papel. Cuando el tornillo entra en el papel, la acción de rotación es en sentido horario y la única parte del tornillo que se ve sobre el papel es la cabeza del tornillo.

Si el tornillo de madera es del tipo de cabeza philips, la cruz en la cabeza será visible y es esta cruz es la que se utiliza para indicar que la corriente fluye “hacia” el papel y se aleja del observador.

Asimismo, la acción de quitar el tornillo es a la inversa, en sentido contrario a las agujas del reloj. A medida que la corriente entra por la parte superior, deja la parte inferior del papel y la única parte del tornillo de madera que se ve desde abajo es la punta o punta del tornillo y es este punto el que se utiliza para indicar que la corriente fluye hacia afuera. Del papel y hacia el observador.

Luego, la acción física de atornillar el tornillo de madera dentro y fuera del papel indica la dirección de la corriente en el conductor y, por lo tanto, la dirección de rotación del campo electromagnético a su alrededor, como se muestra a continuación.

Este concepto se conoce generalmente como el efecto del tornillo o regla de la mano derecha.

La regla de la mano derecha e Izquierda

Un campo magnético implica la existencia de dos polos, un norte y un sur. La polaridad de un conductor portador de corriente se puede establecer dibujando las letras mayúsculas S y N y luego agregando puntas de flecha al extremo libre de las letras como se muestra arriba, dando una representación visual de la dirección del campo magnético.

Otro concepto más familiar que determina la dirección del flujo de corriente y la dirección resultante del flujo magnético alrededor del conductor se llama la “Regla de la mano izquierda” .

La dirección reconocida de un campo magnético es desde su polo norte hasta su polo sur. Esta dirección se puede deducir manteniendo el conductor de corriente en su mano izquierda con el pulgar extendido apuntando en la dirección del flujo de electrones de negativo a positivo.

La posición de los dedos colocados a través y alrededor del conductor ahora estará apuntando en la dirección de las líneas magnéticas de fuerza generadas.

Si la dirección del electrón que fluye a través del conductor se invierte, la mano izquierda deberá colocarse en el otro lado del conductor con el pulgar apuntando en la nueva dirección del flujo de corriente de electrones.

Además, a medida que se invierte la corriente, la dirección del campo magnético producido alrededor del conductor también se invertirá porque, como hemos dicho anteriormente, la dirección del campo magnético depende de la dirección del flujo de corriente.

Esta “Regla de la mano izquierda” también se puede usar para determinar la dirección magnética de los polos en una bobina electromagnética. Esta vez, los dedos apuntan en la dirección del flujo de electrones de negativo a positivo, mientras que el pulgar extendido indica la dirección del polo norte. Existe una variación en esta regla llamada “regla de la mano derecha” que se basa en el llamado flujo de corriente convencional (positivo a negativo).

Considere cuándo una sola pieza recta de alambre se dobla en la forma de un solo bucle como se muestra a continuación. Aunque la corriente eléctrica fluye en la misma dirección a través de toda la longitud del cable conductor, fluirá en direcciones opuestas a través del papel. Esto se debe a que la corriente deja el papel de un lado y entra al papel del otro, por lo que se forman un campo en el sentido de las agujas del reloj y un campo en sentido contrario al de las agujas del reloj a lo largo de la hoja de papel.

El espacio resultante entre estos dos conductores se convierte en un campo magnético “intensificado” con las líneas de fuerza extendidas de tal manera que toman la forma de una barra magnética que genera un polo norte y un polo sur distintivo en el punto de intersección.

Electromagnetismo alrededor de un Bucle

La corriente que fluye a través de los dos conductores paralelos del bucle está en direcciones opuestas, ya que la corriente a través del bucle sale del lado izquierdo y regresa al lado derecho. Esto da como resultado que el campo magnético alrededor de cada conductor dentro del bucle esté en la “MISMA” dirección entre sí.

Las líneas de fuerza resultantes generadas por la corriente que fluye a través del bucle se oponen entre sí en el espacio entre los dos conductores donde los dos polos similares se encuentran deformando las líneas de fuerza alrededor de cada conductor, tal como se ve en la imagen.

Sin embargo, la distorsión del flujo magnético entre los dos conductores da como resultado una intensidad del campo magnético en la unión media donde las líneas de fuerza se acercan entre sí. La interacción resultante entre los dos campos similares produce una fuerza mecánica entre los dos conductores cuando intentan repelerse uno del otro. Por ejemplo, en una máquina eléctrica, este rechazo de estos dos campos magnéticos produciría movimiento.

Sin embargo, como los conductores no pueden moverse, los dos campos magnéticos se ayudan entre sí generando un polo norte y un polo sur a lo largo de esta línea de interacción. Esto hace que el campo magnético sea más fuerte en el medio entre los dos conductores. La intensidad del campo magnético alrededor del conductor es proporcional a la distancia del conductor y por la cantidad de corriente que fluye a través de él.

El campo magnético generado alrededor de una longitud recta de cable portador de corriente es muy débil incluso con una alta corriente que pasa a través de él. Sin embargo, si varios bucles del cable se enrollan juntos a lo largo del mismo eje y se produce una bobina de alambre, el campo magnético resultante se concentrará aún más y será más fuerte que el de un solo lazo. Esto produce una bobina electromagnética más comúnmente llamada solenoide.

Entonces, cada longitud de cable tiene el efecto de un electromagnetismo alrededor de sí mismo cuando una corriente eléctrica fluye a través de él. La dirección del campo magnético depende de la dirección del flujo de corriente. Podemos aumentar la fuerza del campo magnético generado al formar la longitud del cable en una bobina.