Saltar al contenido
COSTARRICENSES.CR Donde aprenden los Ticos

Campo electromagnético: Oersted, Faraday, bobinas y solenoides

Esta lección es parte de Temario de Física de Undécimo año Lección 12 de 17

Por Andrea del Carmen actualizado el 26 de octubre de 2026 12 min de lectura

Durante siglos, la electricidad y el magnetismo se estudiaron como fenómenos separados. En el siglo XIX dos experimentos mostraron que están unidos: una corriente eléctrica produce un campo magnético, y un campo magnético que cambia produce corriente. Sobre esas dos ideas funcionan los motores, los generadores, los transformadores y los parlantes.

En esta lección vas a conocer los experimentos de Oersted y Faraday, a calcular el campo de un cable, una bobina y un solenoide con las fórmulas del programa del MEP, y a distinguir lo que dice la ciencia sobre los campos electromagnéticos y la salud de lo que afirman las pseudociencias.

Definición

Un campo electromagnético es la región del espacio donde actúan fuerzas eléctricas y magnéticas producidas por cargas eléctricas, en reposo o en movimiento. Toda corriente eléctrica, que es carga en movimiento, crea a su alrededor un campo magnético B, que se mide en teslas (T); y todo campo magnético que cambia con el tiempo puede inducir una corriente en un circuito cercano.

El experimento de Oersted: la corriente mueve la brújula#

Según la Sociedad Estadounidense de Física (APS), el 21 de abril de 1820, mientras preparaba una demostración para una clase, el danés Hans Christian Oersted notó que la aguja de una brújula cercana se desviaba del norte magnético cuando hacía pasar corriente por un alambre. Al invertir el sentido de la corriente, la aguja se desviaba hacia el lado contrario. Oersted publicó sus resultados en julio de 1820.

La conclusión fue enorme: una corriente eléctrica produce un campo magnético. La brújula, un pequeño imán, responde a ese campo como responde al de la Tierra. Puedes repetir el experimento en el aula con una brújula, un alambre y una batería de 9 V, como propone el programa del MEP: si colocas el alambre paralelo a la aguja y cierras el circuito por un instante, la aguja gira hasta quedar casi perpendicular al alambre.

Cómo son las líneas de campo alrededor de un cable recto#

Alrededor de un cable recto, las líneas de campo magnético son círculos concéntricos centrados en el cable. Su sentido se obtiene con la regla de la mano derecha: si el pulgar apunta en el sentido de la corriente, los demás dedos, al cerrarse, indican el sentido de las líneas. El campo es más intenso cerca del cable y se debilita al alejarse.

Fórmula

B = μ0 · I / (2π · r)

B: campo magnético (T); I: corriente (A); r: distancia al cable (m); μ0: permeabilidad magnética del vacío. El programa del MEP usa μ0 = 4π × 10−7 T·m/A, que coincide en sus diez primeras cifras con el valor medido que da el NIST (CODATA 2022).

Ejemplo. Por un cable recto y largo circulan 10 A. ¿Cuánto vale el campo magnético a 2,0 cm del cable?

Solución. Se pasa la distancia a metros: r = 0,020 m. Luego B = μ0I / (2πr) = (4π × 10−7 · 10) / (2π · 0,020). El π se simplifica y queda B = (2 × 10−7 · 10) / 0,020 = 1,0 × 10−4 T.

Bobinas y solenoides: cómo se concentra el campo#

Un alambre doblado en círculo es una espira; varias espiras juntas del mismo radio forman una bobina plana. En su centro, los campos de todas las vueltas apuntan en el mismo sentido y se suman: el campo es N veces el de una espira.

Fórmula

B = μ0 · N · I / (2r)

Campo en el centro de una bobina plana de N vueltas y radio r (m), por la que circula una corriente I (A).

Un solenoide es un alambre enrollado como un resorte, de longitud L mucho mayor que su radio. Dentro, el campo es casi uniforme y paralelo al eje; afuera es débil. Se comporta como un imán de barra: si los dedos de la mano derecha siguen la corriente en las vueltas, el pulgar apunta hacia el polo norte.

Fórmula

B = μ0 · N · I / L

Campo en el interior de un solenoide de N vueltas y longitud L (m). El cociente N/L es el número de vueltas por metro: a más vueltas por metro, más campo.

Ejemplo. Una bobina plana de 50 vueltas tiene 5,0 cm de radio y por ella pasan 2,0 A. ¿Cuánto vale el campo en su centro?

Solución. Con r = 0,050 m: B = μ0NI / (2r) = (4π × 10−7 · 50 · 2,0) / (2 · 0,050) = (4π × 10−7 · 100) / 0,10 = 4π × 10−4 T ≈ 1,26 × 10−3 T.

Ejemplo. Un solenoide de 25 cm de largo tiene 500 vueltas y lleva 3,0 A. ¿Cuántas vueltas por metro tiene y cuánto vale el campo en su interior?

Solución. Vueltas por metro: N/L = 500 / 0,25 = 2000 vueltas/m. Campo: B = μ0NI / L = 4π × 10−7 · 2000 · 3,0 = 4π × 10−7 · 6000 = 2,4π × 10−3 T ≈ 7,54 × 10−3 T.

Ejemplo. Se quiere un campo de 5,0 × 10−3 T dentro de un solenoide de 40 cm de largo con 800 vueltas. ¿Qué corriente hace falta?

Solución. Se despeja I: I = BL / (μ0N) = (5,0 × 10−3 · 0,40) / (4π × 10−7 · 800). El numerador vale 2,0 × 10−3 y el denominador, 1,005 × 10−3. Por tanto, I ≈ 1,99 A, es decir, unos 2,0 A.

Si dentro del solenoide se coloca un núcleo de hierro, el campo aumenta mucho, porque el hierro se imanta y suma su propio campo. Así se construye un electroimán: un imán que se enciende y se apaga con un interruptor.

El experimento de Faraday: un campo que cambia produce corriente#

Si una corriente produce un campo magnético, ¿puede un campo magnético producir corriente? Michael Faraday, nacido en Londres, lo logró el 29 de agosto de 1831, según la Royal Institution de esa ciudad, en cuyo laboratorio trabajaba. Enrolló dos bobinas de alambre, aisladas con algodón, en lados opuestos de un anillo de hierro. Al hacer pasar corriente por una bobina, apareció una corriente en la otra, pero solo durante un instante muy breve. La Royal Institution conserva ese anillo y lo presenta como el primer transformador eléctrico.

La corriente inducida aparece solo mientras el campo magnético cambia: al conectar o desconectar la primera bobina. Con corriente constante, no hay corriente inducida. Faraday también encontró que mover un imán dentro de una bobina de alambre produce electricidad. Este fenómeno se llama inducción electromagnética.

  • Si el imán está quieto dentro de la bobina, no hay corriente, aunque el imán sea muy fuerte.
  • Si el imán entra, aparece corriente en un sentido; si sale, en el sentido contrario. Lo explica la ley de Lenz: la corriente inducida crea un campo que se opone al cambio que la produce; si se acerca el polo norte del imán, la cara de la bobina que lo enfrenta se vuelve un polo norte y lo repele.
  • Según la ley de Faraday, el voltaje inducido es mayor cuanto más rápido cambia el campo que atraviesa la bobina (cuanto más rápido se mueve el imán) y cuantas más vueltas tiene la bobina.

Oersted y Faraday se complementan: una corriente crea un campo magnético, y un campo magnético que cambia crea una corriente.

Aplicaciones en la industria y en la naturaleza#

  • Generadores: en una planta hidroeléctrica, el agua hace girar una turbina unida a bobinas e imanes, y el campo que cambia induce corriente: es la inducción de Faraday a gran escala.
  • Transformadores: dos bobinas sobre un núcleo de hierro, como el anillo de Faraday, cambian el voltaje de la corriente alterna.
  • Motores: un campo magnético empuja bobinas con corriente y las hace girar, como en una licuadora.
  • Electroimanes: en timbres, cerraduras eléctricas y grúas que levantan chatarra.
  • Parlantes: una bobina unida a una membrana vibra en el campo de un imán y convierte señales eléctricas en sonido.

En la naturaleza, el campo magnético de la Tierra desvía partículas con carga que llegan del Sol y las conduce hacia las regiones polares, donde producen las auroras al chocar con el aire.

Campos electromagnéticos y salud: lo que dicen las fuentes científicas#

Algunas personas temen vivir cerca de antenas de telefonía o de líneas eléctricas, que la Organización Mundial de la Salud (OMS) cuenta, junto con el cableado de las casas y los teléfonos móviles, entre las fuentes comunes de campos electromagnéticos.

  • Radiofrecuencias (antenas y celulares): según la OMS, su principal efecto en el cuerpo es calentar los tejidos, y la investigación no muestra evidencia consistente de efectos adversos con exposiciones por debajo de las que los calientan. En 2011, la IARC, agencia de la OMS para el cáncer, los clasificó como «posiblemente carcinógenos» (grupo 2B): en usuarios de celulares halló evidencia «limitada» para dos tipos de tumor, y para la exposición a las antenas de radio, televisión y telefonía juzgó la evidencia «inadecuada» para sacar conclusiones. Pidió investigar más el uso intenso y prolongado del celular y sugirió el manos libres o los mensajes de texto.
  • Frecuencias extremadamente bajas (líneas eléctricas): la IARC clasificó en 2002 los campos magnéticos de muy baja frecuencia como «posiblemente carcinógenos». La OMS explica que la evidencia sobre la leucemia infantil no es lo bastante fuerte para considerarse causal, y que no se justifican límites de exposición bajos fijados de forma arbitraria.

«Posiblemente carcinógeno» no quiere decir «causa cáncer». Según la IARC, evidencia «limitada» significa que se observó una asociación que podría ser causal, pero sin poder descartar el azar, los sesgos u otros factores. Por eso la investigación sigue.

La cámara Kirlian: física real, interpretación falsa#

La fotografía Kirlian coloca un objeto, por ejemplo una hoja o un dedo, sobre una placa fotográfica y lo carga eléctricamente con un voltaje alto. Alrededor del objeto aparece un halo de luz. Algunos grupos afirman que ese halo es el «aura» o el alma. La física da otra explicación, como resume el físico Christopher Baird, de la Universidad West Texas A&M: el aire alrededor del objeto se electrifica y brilla, un fenómeno llamado descarga de corona. La imagen depende de la conductividad y la forma del objeto y del estado del aire, no de la vitalidad ni de las emociones del ser vivo. En la famosa «hoja fantasma», la punta arrancada que parecía seguir brillando se debía a la humedad que la hoja dejó sobre la placa. Atribuir el halo a un aura o un alma es pseudociencia: es un fenómeno eléctrico común.

Ponte a prueba#

¿Qué observó Oersted en 1820 y por qué fue tan importante?#

Oersted vio que la aguja de una brújula se desviaba cuando pasaba corriente por un alambre cercano, y que se desviaba hacia el lado contrario al invertir la corriente. Eso demostró que una corriente eléctrica produce un campo magnético, es decir, que electricidad y magnetismo están relacionados. Antes se estudiaban por separado. Ese descubrimiento abrió el camino a los electroimanes, los motores y, más tarde, al experimento de Faraday.

¿Cuánto vale el campo magnético a 5,0 cm de un cable recto que lleva 15 A?#

Se usa B = μ0I / (2πr) con r = 0,050 m. Como μ0 / (2π) = 2 × 10−7 T·m/A, queda B = 2 × 10−7 · 15 / 0,050 = 3 × 10−6 / 0,050 = 6,0 × 10−5 T. Si la distancia se duplicara a 10 cm, el campo bajaría a la mitad, porque B es inversamente proporcional a r.

¿Qué campo magnético hay dentro de un solenoide de 20 cm de largo, con 400 vueltas, por el que pasan 1,5 A?#

Se usa B = μ0NI / L con L = 0,20 m. El solenoide tiene 400 / 0,20 = 2000 vueltas por metro. Entonces B = 4π × 10−7 · 2000 · 1,5 = 4π × 10−7 · 3000 = 1,2π × 10−3 T ≈ 3,77 × 10−3 T. El campo es casi uniforme en el interior y paralelo al eje del solenoide.

¿Por qué un imán quieto dentro de una bobina no enciende un bombillo, pero sí lo hace al moverlo?#

Por la inducción electromagnética que descubrió Faraday: solo se induce corriente cuando el campo magnético que atraviesa la bobina cambia. Con el imán quieto, el campo es constante y no hay corriente, por fuerte que sea el imán. Al meterlo o sacarlo, el campo cambia y aparece corriente; si se mueve más rápido o la bobina tiene más vueltas, el voltaje inducido es mayor (ley de Faraday).

¿Muestra la fotografía Kirlian el aura de una persona?#

No. El halo de la fotografía Kirlian es una descarga de corona: el voltaje alto electrifica el aire alrededor del objeto y lo hace brillar. La forma del halo depende de la forma y la conductividad del objeto y del estado del aire, no de su vitalidad ni de sus emociones. Atribuirle un aura o un alma es pseudociencia, porque el halo se explica por completo como un fenómeno eléctrico común, sin necesidad de suponer nada más.

Fuentes#

También en Física

Más de Física