El efecto motor — Educación física, 14–17 años
Cómo un campo magnético empuja un cable con corriente y produce la fuerza que hace girar un motor eléctrico.
La idea
Una corriente en un cable consiste en cargas en movimiento, y un campo magnético puede empujar esas cargas. Por eso el cable experimenta una fuerza perpendicular tanto a la corriente como al campo. Para un cable recto, el valor de la fuerza es F = BIL senθ.
Por qué hace falta
La electricidad puede transferir energía, pero un circuito por sí solo no explica cómo esa energía se convierte en rotación. El efecto motor resuelve este problema haciendo que una bobina con corriente experimente fuerzas dentro de un campo magnético. Los primeros experimentos que mostraron que la corriente podía desviar una brújula revelaron la relación entre electricidad y magnetismo.
Un ejemplo resuelto
Un cable de 0,40 m conduce 3,0 A dentro de un campo magnético de 0,20 T formando 90°. Como sen90° = 1, usamos F = BIL = 0,20 × 3,0 × 0,40. La fuerza es 0,24 N y su dirección se obtiene con la regla de la mano para el efecto motor.
El error habitual
Un error habitual es esperar una fuerza siempre que un cable con corriente esté cerca de un imán. Parece razonable porque están presentes los dos elementos, pero el ángulo importa: un cable paralelo al campo tiene θ = 0° y sen0° = 0, así que la fuerza motora es cero. El cable debe cruzar la dirección del campo.
Fuera de la escuela
Los motores eléctricos usan una bobina con corriente dentro de un campo magnético para producir una rotación continua. Mueven ventiladores, lavadoras, bicicletas eléctricas y muchas herramientas. Un motor usa el efecto motor para convertir energía eléctrica en movimiento; incorpora conmutación o corriente alterna para mantener el mismo sentido de giro.
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