Campo magnético

Se le denomina campo magnético al campo de fuerza por el flujo de electricidad o movimiento de cargas eléctricas. Esta fuerza debe ser medida en Gauss (G) o Tesla (T). Se representa con líneas de campo que empiezan por el exterior del imán y recorre desde el polo norte hasta el polo sur, pero en su interior ocurre la forma inversa de este proceso. Las líneas no se cruzan, se separan una de otras de manera tangencial.

Gracias al campo magnético, el viento solar no causa daños en la Tierra con los intensos rayos solares. Además, es el responsable de la atmósfera terrestre. Por otra parte, los campos magnéticos son importantes para crear motores eléctricos, tarjetas de débito, altavoces, etc. En vista de ello, es de suma importancia reconocer qué es el campo magnético, sus características, tipos, leyes y aplicaciones.

Definición

También es conocido como “Campo de fuerzas magnéticas”. El campo magnético es la representación de las fuerzas magnéticas en un espacio rodeado por una fuente magnética, la cual puede ser una corriente eléctrica (diversas cargas en movimiento), una carga o un imán. Si está presente alguno de estos componentes, existirá un campo magnético alrededor.

También es importante destacas sus aplicaciones en otras ciencias. Teniendo esto en cuenta, para la física, el campo magnético es una magnitud vectorial que representa la intensidad de la fuerza magnética al rededor de una carga eléctrica." El resto del artículo está bastante completo y correcto.

Descubrimiento

El único magnetismo conocido era el hierro. Hasta finales del siglo XIX, empezaron a surgir teorías acerca de la relación entre el magnetismo y la electricidad. El profesor Christian Oersted planificó una demostración de magnetismo y calentamiento por corriente eléctrica utilizando una aguja de brújula encima de una peana de madera.

Durante el experimento, notó que la aguja de la brújula se movía con la corriente eléctrica, descifrando así que alrededor de esa corriente se creaban los campos magnéticos. Doce años después (1832), el científico Michael Faraday detalló un proceso similar acercando y alejando un imán a un conductor. De esta manera, se descubrió que las fuerzas magnéticas se originan por las cargas eléctricas en movimiento.

Características

Existen diferentes características que resaltan e identifican el campo magnético. Algunas de ellas son:

• Posee un polo norte y un polo sur.
• Tiene sentido y dirección, por lo tanto, es una cantidad vectorial.
• Su propagación sucede a la velocidad de la luz.
• Se origina tanto en imanes como en corrientes eléctricas en movimiento.
• Mientras más cerca esté un campo magnético de su punto de origen, mayor será la intensidad.
• Es un espacio tridimensional.
• Polos iguales se repelen mientras que los polos opuestos se atraen.

Tipos

De acuerdo a la magnitud y dirección de las líneas del campo, se podrá identificar qué tipo de campo magnético se está presentando. En el siguiente listado observarás los más comunes:

• Campo magnético uniforme: Es el campo cuya dirección y magnitud posee valores iguales en todos los puntos de espacio. Se puede detallar en los solenoides o las barras paralelas de un imán en forma de U.
• Campo magnético no uniforme: Es la versión contraria al campo magnético uniforme, puesto que la magnitud, dirección e intensidad no tienen los mismos valores en todos los puntos. Un ejemplo de ello es el campo magnético terrestre.
• Campo magnético estático: Se caracterizan por ser campos magnéticos cuya frecuencia es de 0 Hz, por lo tanto, no varían con el tiempo. Son ocasionados por imágenes o flujos constantes de electricidad. Un ejemplo de este tipo de campo son los electrodomésticos o teléfonos.

Dirección

La dirección del campo magnético se traza perpendicularmente al plano determinado por la corriente rectilínea y el punto. Por su parte, el sentido se determina por la regla la mano derecha, también conocida o denominada la “ley del sacacorchos”. Esta regla tiene como base los planos cartesianos y es un método para determinar los sentidos vectoriales.

Regla de la mano derecha

Como se ha mencionado anteriormente, la regla de la mano derecha permite saber un sentido vectorial de acuerdo al plano cartesiano. Es aplicada para conocer tanto sentidos como movimientos vectoriales lineales. Esta regla posee 3 variantes que debes aplicar de acuerdo al cálculo que deseas obtener. En los siguientes apartados se detallarán.

Regla de la mano derecha con tres dedos

Si necesitas encontrar el sentido y la dirección del producto vectorial entre dos vectores, entonces deberás usar la ley de la mano derecha con 3 dedos. Para ello, realiza estos pasos:

1. Ubica el dedo índice en la dirección del primer vector del producto vectorial (u).
2. Coloca el dedo medio en la dirección del segundo vector del producto vectorial (v).
3. La posición resultante del dedo pulgar señala la dirección y el sentido del producto vectorial (u x v).

Con la palma de la mano

La segunda versión de la regla de la mano derecha se aplica con toda la palma y también funciona para calcular la dirección y el sentido del producto vectorial entre dos vectores. Inclusive, tiene un proceso similar al anterior. Solamente debes aplicar estos pasos:

1. Ubica tu mano apuntando con los dedos en la misma dirección que el primer vector del producto vectorial (u).
2. Cierra la mano moviendo tus dedos hacia el segundo vector del producto vectorial (v). Debes cerrar recoger los dedos por el lado en el que el ángulo entre los vectores es menor.
3. La posición del dedo pulgar revelará el sentido y la dirección del producto vectorial (u x v).

Regla del sacacorchos

Esta regla también determina el sentido y la dirección del producto vectorial entre dos vectores. El procedimiento que debes ejecutar es el siguiente:

1. Sitúa un tornillo o sacacorchos con el mango apuntando en la misma dirección que el primer vector del producto vectorial (u).
2. Gíralo hacia el segundo vector del producto vectorial (v) como si fueras a introducirlo en un corcho. Debes girar el tornillo o el sacacorchos por el lado en el que el recorrido entre los vectores sea menor.
3. La dirección en la que apunte el espiral del sacacorchos será la dirección y el sentido del producto vectorial (u x v).

Leyes y fórmulas

Como el campo magnético posee una importante posición para el cálculo de distintos procesos en la Física, en los próximos apartados se detallarán las leyes más importantes junto con sus fórmulas.

Ley de Faraday

La ley de Faraday implica la interacción de la carga con el campo magnético. A su vez, indica que se puede producir un voltaje (o fem) por medio del cambio del entorno magnético. La fem provocada en una bobina es igual al negativo de la tasa de cambio del flujo magnético duplicado por el número de espiras (vueltas) de la bobina.

Ley de Lenz

La ley de Lenz muestra en qué dirección fluye la corriente y establece que la dirección siempre se opondrá al cambio de flujo que la produce. En otras palabras, cada campo magnético generado por una corriente inducida o provocada, irá en la dirección opuesta al cambio en el campo original.

Ley de Gauss

La ley de Gauss establece que el flujo de ciertos campos en una superficie cerrada es proporcional a la magnitud de las fuentes de dicho campo que hay en el interior de la propia superficie. Sus fuentes son la masa y la carga eléctrica, además de que puede aplicarse a diversas áreas como el campo electrostático y gravitatorio.

Ley de Ampère

La ley de Ampere determina que para cualquier trayecto de bucle cerrado, la suma de los elementos de longitud multiplicada por el campo magnético en la dirección de esos elementos de longitud, es igual a la permeabilidad multiplicada por la corriente eléctrica incluida en ese bucle.

Ley de Biot-Savart

Esta ley expresión permite calcular el campo magnético establecido por conductores diversos pero estacionarios. Determina una relación entre el campo magnético dB en un punto P, generado por un alambre delgado que envía una corriente I y cuya longitud diferencial es ds. Mediante el principio de superposición, esta ley es usada para el campo magnético de distribuciones de corriente.

Aplicaciones

Esta área de la Física ha sido el factor clave para iniciar el desarrollo de diversas tecnologías que satisfacen las diferentes necesidades del ser humano. Por lo tanto, en este listado detallarás todas las áreas en las que es posible aplicar las fórmulas del campo magnético:

• Teléfonos inteligentes.
• Microondas.
• Micrófonos.
• Luces para bicicletas.
• Tarjetas magnéticas.
• Adornos de nevera.
• Motor eléctrico (de corriente continua o alterna).
• Resonancias magnéticas.
• Aeronáutica.
• Ingeniería.
• Electrónica.

Campo magnético terrestre

El campo magnético terrestre es generado por corrientes eléctricas llamadas “Corrientes de convección”, las cuales están en el núcleo de la Tierra. Esto se origina, puesto que existe una gran cantidad de metales que generan corriente eléctrica. Este proceso está sustentado en la hipótesis denominada “Geodinamo”, la cual indica que la circulación de un material conductor de electricidad produce un campo magnético.

Este campo se mantiene por el hierro fundido existente dentro de la Tierra. Este planeta es un enorme imán que posee dos polos (característica indispensable para un campo magnético) denominados Polo Norte y Polo Sur. Como las corrientes eléctricas están en movimiento, estas generan el campo magnético terrestre. Gracias a ella, existe la atmósfera y las radiaciones se desvían para evitar daños irreparables a la superficie terrestre.

En conclusión, el campo magnético es indispensable para la creación de diversos equipos inteligentes, de uso necesario para las actividades cotidianas y para la evolución del ser humano en la sociedad.