Cuando una corriente eléctrica fluye en un conductor que está inmerso en un campo magnético, el conductor experimenta una fuerza.
Esta fuerza se conoce como Fuerza de Lorenz. La dirección y sentido de estas tres cantidades se relacionan entre si, ya que son vectores:
En la ecuación anterior, F es la fuerza, q es la carga, E el campo eléctrico, v la velocidad de la corriente y B el campo magnético. En el caso mostrado no tenemos carga q ni campo eléctrico.
Es fácil recordar las direcciones utilizando una regla mnemotécnica conocida como la "regla de la mano izquierda de Fleming", y que se ilustra en la figura. Colocando la mano izquierda como se muestra, si apuntamos el dedo índice en dirección del campo magnético y el cordial o medio en dirección de la corriente, entonces el pulgar nos señalará la dirección en que se produce la fuerza.
El motor homopolar se ilustra en la figura. La pila produce una corriente I en el alambre conductor. Esta corriente viaja por el mismo e interactúa con el campo magnético generado por el imán que se encuentra en la parte inferior de la pila. Con esto ya tenemos los elementos necesarios para que se produzca una fuerza: una corriente inmersa en un campo magnético.
La siguiente figura nos muestra las direcciones de las cantidades involucradas, la corriente I, el campo B y la fuerza F. En la figura, los círculos con una cruz interior indican que la fuerza tiene una dirección como saliendo de la pantalla. Los círculos con un punto interior indican que la fuerza es hacia adentro de la pantalla. Podemos utilizar la regla de la mano izquierda en la figura para darnos cuenta de la dirección de las fuerzas en cada punto del circuito.
El motor homopolar es muy útil para ilustrar conceptos básicos de electromagnetismo, sin embargo no tiene muchas aplicaciones prácticas ya que es terriblemente ineficiente.
A continuación presentamos tres videos de motores homopolares.
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