El campo magnético de un solenoide se define como el campo magnético generado dentro de la bobina cuando pasa una corriente eléctrica.
Es decir, al aplicar una corriente eléctrica al solenoide, en su interior se genera un campo magnético.
Varias características importantes se deben mencionar del campo magnético generado al interior del solenoide:
- El campo magnético que se crea es uniforme.
- Su intención es producir un campo magnético controlado.
- Se extiende a lo largo de toda la bobina del solenoide.
El fenómeno magnético de un solenoide es también conocido como inducción electromagnética.
Este fenómeno se fundamenta en la Ley de Ampere, la cual explica las propiedades magnéticas de un conductor por el cual circula una corriente eléctrica constante.
De manera similar, este comportamiento magnético está relacionado a la Ley de Faraday, que describe la variación del flujo magnético que ingresa a la bobina, dando lugar a la generación de una fuerza electromotriz en los extremos de la bobina.
Funcionamiento del campo magnético al interior de un solenoide
El funcionamiento del campo magnético en un solenoide se fundamenta en el principio de la inducción electromagnética.
Esta generación de campos magnéticos se debe a la combinación de los campos magnéticos generados por las corrientes individuales que circulan por cada vuelta de alambre en el solenoide.
Así, los polos positivos y negativos, se atraen mutuamente, generando una fuerza magnética que se mantiene constante mientras no haya cambios en el flujo de corriente eléctrica.
En resumen, cada vuelta de alambre se suma y se refuerza entre sí, generando un campo magnético uniforme y potente en el interior del solenoide.
Comparación con el campo magnético de un imán
En el solenoide se produce un campo magnético similar al producido por un imán de barras.
Donde las líneas del campo magnético son paralelas al eje del solenoide y se comportan como líneas de fuerza que emergen del polo norte y se dirigen hacia el polo sur del solenoide.
Estas líneas de fuerza permiten analizar la configuración y dirección del campo magnético resultante.
Cálculo del campo magnético al interior de un solenoide
La fuerza del campo magnético en el interior del solenoide está directamente relacionada con dos factores:
- el número de vueltas de alambre y
- la corriente eléctrica que circula a través del solenoide.
A medida que aumentamos el número de vueltas de alambre en el solenoide, el campo magnético se vuelve más intenso.
Del mismo modo, al aumentar la corriente eléctrica que fluye por el solenoide, el campo magnético también se incrementa.
Entonces, matemáticamente la fuerza del campo magnético (𝐵) dentro del centro de un solenoide se encuentra usando la ecuación:
Donde:
- B = inducción magnética en el interior de un solenoide, se mide en Teslas (T)
- N = número de vueltas que tiene el solenoide
- I = corriente en el solenoide medida en Amperios (A)
- L = longitud de la bobina medida en metros (m)
- μ₀ es la permeabilidad magnética del vacío, 4π x 10-7 H/m
Ejemplo de cálculo del campo magnético en un solenoide
Se tiene un solenoide de 50 cm de longitud, el número de vueltas del alambre es de 200 vueltas y por donde circula una corriente eléctrica de 2 amperios. Se quiere calcular el campo magnético en el interior del solenoide.
Solución: Se tiene la siguiente información:
L = 50 cm = 0,5 m
I = 2 A
N = 200 vueltas
El campo magnético en la fórmula de un solenoide viene dado por:
El campo magnético generado por el solenoide es de 1,00531 x 10-3 Tesla.