Un cable recto conectado a una batería puede desplazarse lateralmente cuando se coloca entre los polos de un imán. Nada lo está tirando a lo largo del propio cable. El empuje es perpendicular al cable y solo se produce cuando circula corriente y el cable se encuentra en un campo magnético. Ese empuje lateral constituye el efecto motor y representa el primer paso en la transformación de electricidad en movimiento de rotación.
Puede visualizarse este montaje como la combinación de tres elementos físicos en una misma región del espacio: un campo magnético generado por los imanes, una corriente eléctrica en el cable producida por la batería y una fuerza mecánica sobre el cable que puede provocar su movimiento si este se encuentra libre.
Observe las direcciones principales en un montaje típico del efecto motor.
Un campo magnético es un campo físico que indica con qué intensidad actúan los imanes sobre una carga eléctrica en movimiento en cada punto del espacio. Su símbolo estándar es y su unidad en el SI es el tesla (T). Un valor de mayor implica una influencia magnética más fuerte en esa región, manteniendo la misma corriente y geometría.
Una corriente eléctrica es la tasa a la que fluye la carga eléctrica a través de un punto en un circuito. Su símbolo estándar es y su unidad en el SI es el amperio (A). La corriente no es lo mismo que el voltaje. El voltaje es lo que impulsa a la carga a moverse a través de un circuito cerrado. La corriente es la carga en movimiento misma, medida según la cantidad que pasa por segundo.
En el experimento del efecto motor, los imanes generan un campo en el espacio entre sus polos, y la batería hace circular una corriente a través del cable situado en ese mismo espacio. No es necesario que el campo magnético varíe con el tiempo para que el cable experimente una fuerza; bastan un campo constante y una corriente constante.
La corriente en un cable metálico proviene de numerosas partículas cargadas que se desplazan a lo largo del cable. Cada carga en movimiento experimenta una fuerza magnética dirigida lateralmente con respecto a su movimiento y al campo magnético. El cable no es una carga única, pero las fuerzas laterales que actúan sobre todas esas cargas en movimiento se suman y empujan la estructura cristalina del metal. Por eso puede moverse todo el segmento del cable.
La orientación determina el efecto. Si el cable está dispuesto paralelamente a las líneas del campo magnético, el empuje lateral puede reducirse a casi cero. Si el cable está perpendicular al campo, el empuje lateral es máximo. Esto no se debe a cambios en la corriente, sino a que el campo magnético solo puede desviar una carga en movimiento cuando existe una componente lateral susceptible de ser desviada.
Una intuición errónea común es pensar que el imán atrae el cable hacia el polo más cercano. Esa idea parece lógica porque los imanes atraen el acero. Sin embargo, en este caso la fuerza no es una atracción hacia un polo; la fuerza invierte su dirección cuando se invierte el sentido de la corriente, aunque el imán permanezca inmóvil.
Compare cómo la orientación del cable modifica la dirección y la magnitud de la fuerza.