En este escrito espero aclarar las dudas que tiene la gente con esto del magnetismo.

1) Magnetismo. Haciendo un poco de memoria
1.1) Flujo magnético: Un imán genera un flujo magnético el cual “sale” por el lado norte y “entra” por el lado sur (esto es puramente en términos de convención, no es que salga y entre, sino que se escoge ese sentido arbitrariamente a la fuerza magnética generada por el imán). El flujo se mide en Webers o bien en Maxwells ( 1Weber = 100.000.000 Maxwells ).
1.2) Campo magnético: No todo el flujo es aprovechable para las aplicaciones magnéticas, ya que sólo el área del espacio útil donde cruza el flujo es la que nos interesa. Es por ello que tenemos una segunda unidad definida como campo magnético que es la relación entre el flujo magnético que atraviesa una sección. La unidad es la Tesla ( 1Tesla = 1Weber / metro cuadrado) o bien el Gauss (1 Tesla = 10.000 Gauss).
1.3) Reluctancia: Es la resistencia magnética que opone el medio por el que pasa el flujo magnético a éste, su unidad son Amperios-vuelta/Weber. Viene a ser la resistencia de un circuito eléctrico al paso de la corriente eléctrica. El valor de la reluctancia de un circuito magnético es:

Reluctancia = Longitud media / ( permeabilidad * sección )

Para denominar a la permeabilidad se usa la letra griega “u” (“mu”, la que significa “la millonésima parte de...”) y va dividida en dos factores: la permeabilidad del aire (u0 = 4 * pi * 10^-7 Henrios/metro) y el factor de relación del material con el aire (ur), que para materiales férricos el valor puede ir de 2000 a 6000. El producto es:

u = u0 * ur

La fuente de energía magnética llamada fuerza magnetomotriz, de ser una bobina sería el producto de la intensidad por el número de espiras y su unidad son Amperios-vuelta. Igual que la ley de Ohm, en un circuito magnético la ley es:

Fuerza magnetomotriz = Reluctancia total * Flujo magnético

2) Ley de Faraday y otras hierbas
2.1) Voltaje inducido por un campo magnético variable en el tiempo: La ley de Faraday dice que el voltaje inducido en un conductor es igual a la variación del flujo magnético donde es encuentra este en función del tiempo. En forma de ecuación,

Voltaje inducido = - Derivada flujo / derivada tiempo

Si el conductor está arrollado en forma de espiras,

Voltaje inducido = - Número de espiras * (Derivada flujo / derivada tiempo)

El signo negativo viene dado por la ley de Lenz. No voy a entrar en más detalles matetmáticos, lo que sí que explica la ley de Faraday son las corrientes parásitas que se generan dentro del núcleo magnético. Para evitarlas se montan los núcleos en forma de láminas, separadas magnéticamente entre sí por una resina. Recordemos que la energía que quede dentro del núcleo se va a disipar en forma de calor.
2.2) Fuerza producida sobre un conductor: Si un conductor de X metros que transporta una corriente de Y amperios se encuentra dentro de un campo magnético de Z Webers, en éste se producirá una fuerza de F Newtons, producto de los tres valores anteriores (principio del motor).

Fuerza inducida = Longitud del conductor * Intensidad que circula * Campo magnético

Para saber hacia dónde tenderá la fuerza inducida usamos la regla de la mano derecha: Si el dedo índice apunta en el sentido de la intensidad y el dedo corazón queda paralelo al campo magnético, al extender el pulgar nos indicará el sentido de la fuerza.
2.3) Voltaje inducido en un conductor en movimiento dentro de un campo magnético: Si desplazamos un conductor de X metros dentro de un campo magnético de Y Webers a una velocidad de Z metros/segundo, en los terminales de éste se generará un voltaje de V voltios, producto de las tres cantidades anteriores.

Voltaje inducido = Longitud del conductor * Campo magnético * Velocidad

3) Funcionamiento de un motor.
3.1) ¿Qué es un motor? Un motor es una máquina eléctrica la cual convierte energía eléctrica en mecánica.
3.2) De qué se compone un motor? Primero especifiquemos que lo que describimos a partir de aquí son motores de corriente continua de baja potencia (sí, los que hay montados en los coches de Slot). El motor se compone primero de un campo magnético creado siempre por imanes, aunque otra fuente de magnetismo como un electroimán también valdría. Dentro del campo magnético del imán o los imanes se encuentra el rotor (parte móvil de un motor), que son tres arrollamientos (bobinas) de hilo de cobre sobre un núcleo férrico (éste último es para conseguir que haya menos resistencia al flujo magnético entre los imanes y aprovecharlo al máximo). En otros motores podemos encontrar más bobinas y diferentes tipos de rotor, pero nos centraremos en lo que nos interesa. Estas bobinas están conectadas entre sí por unas placas metálicas llamadas delgas montadas sobre el colector. Las delgas cubren casi todo el colector de forma cilíndrica ocupando un espacio proporcional y dejando una pequeña separación entre ellas para evitar el cortocircuito. Fuera del rotor pero en contacto con el colector están las escobillas (2) que transmiten la corriente eléctrica a las bobinas (luego veremos con detalle cómo) y haciendo presión a éstas encontramos los muelles. En la conexión eléctrica de las escobillas conectaremos la alimentación para que el motor gire. Por último, al ser una máquina rotativa, el eje del rotor sobresale del estator por la parte posterior (o por los dos lados) con un piñón para transmitir la fuerza mecánica. A todo el conjunto de piezas que forma la parte fija del motor se le llama estator y la unión de rotor y estator se hace con unos rodamientos o cojinetes.
3.3) ¿Cómo funciona un motor? En el momento de conectar la corriente lo que hay no es más que unas bobinas conectadas al circuito (omitamos el transitorio de las bobinas para t=0 ya que en este caso es despreciable), por lo que la corriente circulará por ellas de acuerdo con la ley de Ohm. Para que os hagáis una idea, la resistencia de éstas en un motor de SCX puede llegar a ser de 10 Ohms (12 Voltios / 10 Ohms = 1,2 Amperios). En cuanto la corriente circula por la bobina se produce una fuerza sobre las bobinas dentro del campo magnético:

Fuerza = Intensidad * Longitud del conductor * Campo magnético

En éste momento el motor se empieza a comportar a su vez como un generador, entregando un voltaje al circuito igual a:

Voltaje inducido = - (velocidad * Campo magnético * longitud del conductor dentro del campo magnético)

Por ley de Kirchoff, la suma de voltajes en cualquier punto de un circuito es cero, por lo que:

Alimentación = Intensidad * Resistencia bobinas + Voltaje inducido

Intensidad = (Alimentación - Voltaje inducido) / Resistencia

Por lo que mientras aumente el voltaje inducido, la intensidad disminuirá. Por esto, una vez arrancado el motor ya no tiene un consumo tan exagerado. Si bloqueamos el motor volvemos al punto de inicio, ya que si no hay velocidad (= 0), tampoco hay voltaje inducido (= 0) por lo que circulará una intensidad muy alta por el motor y las bobinas del rotor no están calculadas para soportar la intensidad máxima que pueda dar una fuente de alimentación de Slot y se quemarán.

A medida que aumenta la velocidad, el voltaje generado también aumenta hasta llegar al punto de equilibrio:

Fuerza de carga (rozamientos, etc...) = Fuerza inducida

Fuerza inducida = Intensidad * Longitud del conductor * Campo magnético

Por último, la potencia de la máquina es:

Potencia = Voltaje inducido * Intensidad = Fuerza inducida * velocidad

Nota: en esta ecuación faltaría aplicar n, el rendimiento de la máquina, pero lo he despreciado para mayor claridad y entendimiento ya que se trata de una explicación teórica y no vamos a aplicar estas fórmulas en la práctica.

4) Pero si yo sólo quería saber cómo mirar el campo magnético y todavía no me lo has dicho.
4.1) El método del amperímetro: No sé a quién diablos se le habrá ocurrido poner un amperímetro para mirar campos magnéticos, pero de verdad que no tengo ni idea de qué estará mirando. La idea del instrumento de aguja es la de encarar un campo magnético generado eléctricamente (bobina) con un campo magnético generado por un imán, por eso los instrumentos recorren 90º, un cuarto de vuelta circular: desde el lugar más alejado sin corriente (90º) hasta estar completamente alineados (0º). Yo personalmente os recomiendo que os olvidéis de semejante idea y miréis qué os propongo(*):
4.2) Un sensor de efecto Hall: No voy a describir cómo funciona un sensor de efecto Hall, simplemente diré que mide la campo que cruza dicho sensor. Llegados a este punto yo he encontrado uno que nos puede servir para lo que nosotros queremos: El "A3516EUA" de Allegro Microsystems, Inc. (SADPA) es un sensor de efecto Hall con amplificador incorporado. Tiene tres patas: alimentación (+5v - izquierda), masa (central) y salida (derecha). El precio aproximado del componente según el distribuidor de mi empresa es de 7€ (ningún disparate). La característica más notable es que en la salida tenemos 2,5mV/Gauss, por lo que la lectura máxima es de +/-1000 Gauss aprox. Sí, ya sé que uno de 1mV/Gauss nos iría mejor, pero de momento no lo he encontrado. Ahora nos conformaremos con poner una separación entre imán y sensor para disminuir la sensibilidad magnética.
4.3) Usado con un voltímetro: Con simplemente alimentarlo a 5v (tres pilas de 1,5v serán suficientes) y conectando la salida a un voltímetro ya tenemos nuestro Gaussímetro, sólo tenemos que hacer la división de la lectura en voltios por 2500 y tenemos los Gauss.
4.4) Conectado al PC: Si conectamos el sensor al puerto del Joystick (pin 1 a la izquierda, pin 5 a la central y pin 3 a la derecha) ya tenemos nuestro Gaussímetro, sólo nos falta un pequeño programa que lea el puerto (direcciones 0x200 - 0x20f) y haga la conversión de voltios a Gauss.

Bueno, creo que esto es todo. Espero que a alguien le haya servido de algo.

Saludos desde el laboratorio tecnológico del Dr. Nep

Una última incorporación a este fantástico articulo como no también con la inestimable colaboración de Nep, se trata de añadirle al sensor de efecto hall antes mencionado varios componentes para poder poner a 0 su funcionamiento y así conseguir que sea mas preciso.