2. Campo magnético
Al estudiar el campo electrostático hemos comentado que entre dos cargas eléctricas se producía una fuerza. Si ambas cargas están en movimiento, además de la interacción electrostática, tenemos que introducir una interacción nueva, la producida entre cargas en movimiento o interacción magnética. Esta interacción magnética también la vamos a atribuir a la existencia de un campo magnético (una carga eléctrica crea un E, si además está en movimiento genera un B).
Para detectar la existencia de un campo magnético es necesario que en su interior se sitúe otro cuerpo con la propiedad adecuada: otra carga en movimiento. El campo magnético, como los otros campos vectoriales ya estudiados, se puede representar por las líneas de campo magnético.
Veamos en este apartado la: Inducción magnética de un polo magnético, campo magnético o vector intensidad magnética (
).
De forma análoga a los campos eléctrico y gravitatorio, también es posible establecer que el campo magnético representa la fuerza magnética por unidad de masa magnética.
Pudiendo expresarse así: 
(no tiene carácter vectorial, la razón que para este campo, como se verá seguidamente, el campo y la fuerza magnética no tienen la misma dirección).
Esta forma de expresarla es un mero formalismo, ya la masa magnética no tiene una existencia real.
Caso práctico
Una masa magnética ejerce una fuerza de 5 N sobre otra de 2 A·m a una distancia de 1 m.
Calcula el valor el campo magnético en ese punto.
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Imagen de Jfmelero en Wikimedia Commons. CC |
Una manera de aclarar la idea de campo magnético es afinar sobre los efectos que produce.
Lorentz observó qué hacía un campo magnético sobre una carga en movimiento. Deduciendo cuatro características esenciales en la interacción que ejerce el campo sobre la carga en movimiento.
- Proporcionalidad con respecto al valor de la carga.
- Proporcional con respecto al módulo del vector intensidad magnética.
- Depende del módulo de la velocidad de la partícula cargada.
- La fuerza es siempre perpendicular al plano que se puede formar con el vector intensidad de campo magnético, , y el vector velocidad,
.
Desde estas características, se llega a esta expresión para determinar todas las características de la fuerza magnética (se profundizará en apartados siguientes):
Desde la expresión, se puede establecer la unidad del campo magnético en el Sistema Internacional. Estableciendo la ecuación de dimensiones correspondiente, se tiene:
T es el símbolo de Tesla, la unidad del campo magnético en el S.I.
Conocimiento previo
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Imagen de Napoleon Sarony en Wikimedia Commons. CC0 |
Ese científico es el austrohúngaro Nikola Tesla.
Fue un inventor, ingeniero mecánico, ingeniero electricista y físico, además de fomentar el uso comercial de la electricidad.
Sus logros son muy numerosos y revolucionarios dentro del campo del electromagnetismo.
Las patentes de Tesla y su trabajo teórico supusieron los pilares de la corriente alterna actual, incluyendo el motor eléctrico. Eso supuso un cambio social muy importante al que los historiadores denominaron Segunda Revolución Industrial.
La unidad de medida del campo magnético, , dentro del Sistema Internacional de Unidades toma su nombre en honor a él.
Actividad desplegable
Lee y completa:
Intensidad del campo magnético
Con la lectura sobre el experimento de Oersted, sabes que las corrientes eléctricas son capaces de producir campos magnéticos. Dicha práctica de laboratorio mostraba cómo el paso de cargas a través de un hilo conductor provocaba una desviación u orientación de una aguja imantada.
Estudiemos ahora el campo creado por una carga móvil. El campo magnético creado por una carga móvil se establece de manera experimental en un punto cualquiera de espacio que es capaz de distorsionar.
La expresión matemática que se pudo deducir viene dada por la ecuación matemática siguiente:
La constante μo es la permeabilidad magnética del vacío.
El campo magnético que aparece es perpendicular a la velocidad y al vector, 
,que se crea entre la posición de la partícula y el punto del espacio.
Líneas de campo magnético
Como ya se ha comentado, las líneas de campo permiten visualizar un campo, en este caso el magnético. Las características de estas son:
- Continuidad
- Proporcionan la dirección del campo
- Son cerradas, de forma arbitraria, su sentido es de polo norte al polo sur.
- Su densidad, número de líneas por unidad de área, es proporcional al valor que toma el módulo del vector campo.
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| Imágenes en Wikimedia Commons de Geek3. CC | |||
Una cuestión importante es que a diferencia de las líneas de campo eléctrico, no apuntan en dirección de la fuerza que se ejerce sobre la carga (la fuerza es perpendicular al campo magnético y velocidad de la partícula cargada), así pues, una simple mirada sobre las líneas no basta para indicar la dirección de la fuerza magnética, pero te informan de la dirección en la que apuntaría la aguja de una brújula colocada en una posición específica.
Ya sabemos que las fuerzas magnéticas son producidas por cargas en movimiento (o corrientes eléctricas) que actúan sobre otras cargas en movimiento (o corrientes eléctricas).
Ahora estudiaremos cómo se produce este campo magnético según si es una carga, un hilo de corriente, una espira o un solenoide quien genera el campo.
Más adelante estudiaremos el efecto que produce el campo magnético sobre el cuerpo que se coloque en su seno.