2. Fuerza magnética
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Imagen de Digon3 en WIKIMEDIA COMMONS. CC |
A tu alrededor puedes encontrar manifestaciones de las fuerzas magnéticas: el tren bala, los motores eléctricos, el aparato de televisión, los altavoces, impresoras, etc.
Los aspectos más comunes, los que más te pueden sonar, del magnetismo son los que podemos percibir con los imanes permanentes, que atraen objetos de hierro que no son magnéticos, y que atraen o repelen otros imanes.
Los conceptos básicos del magnetismo aparecieron en el siglo XVII, desarrollados ampliamente por Coulomb.
Este físico francés, que inventó la balanza de torsión para determinar las interacciones eléctricas, usa también el aparataje para sus determinaciones en las interacciones magnéticas. La dificultad en el magnetismo es que no encontraron polos magnéticos aislados y el hecho dificultaba los experimentos. La genialidad de este científico le llevo a resolver el obstáculo utilizando un imán de bolas, acercándose a la idea del monopolo.
Propuso una ley similar a la que expuso para las cargas eléctricas. La fuerza de atracción o de repulsión entre dos polos magnéticos es directamente proporcional al producto de sus masas magnéticas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
Uniendo ambas se tiene:
La constante de proporcionalidad es:
Con ella, finalmente tienes la expresión de la ley de Coulomb para las interacciones entre imanes, muy similar a la que dedujo para las cargas.
La constante μo se llama permeabilidad magnética del vacío y tiene un valor de 4π·10-7.
Mira estas imágenes para recordar conceptos y entender un poco mejor la idea de fuerza magnética.
Conocimiento previo
Objetivos
Concepto de masa magnética
La masa magnética se acostumbra a representar con la letra "m" o "p". Pero hay que echar mano, de el pensamiento del campo magnético originalmente. Dicho campo se ponía de manifiesto básicamente en los polos, esos primeros investigadores, Coulomb entre ellos, pensaron que el sustento de dicha perturbación estaba precisamente en los polos y que esta propiedad era consecuencia del material del que estaban constituidos y a la cual se le denominó masa magnética.
Los años dieron un vuelco a la idea, el magnetismo de un imán se debe al alineamiento de las corrientes electrónicas, esta es la forma en la que Ampère explica el fenómeno a través de su teoría. Realmente, se puede concluir que la masa magnética ciertamente no existe, espero que no te líe, siendo, al igual que otras magnitudes de la Física, en realidad un artificio matemático que ofrece la oportunidad de manejar con facilidad las interacciones entre imanes.
Caso práctico
Dos masas magnéticas están situadas a una distancia de 8 cm y se repelen con una fuerza de 10-3 N.
Si m1 tiene un valor de 2 A·m ¿Cuál será el valor de la otra masa magnética? (μ0=4π·10-7 Wb·(A·m)-1)
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Imagen de Agustin Privat-Deschanel en WIKIMEDIA COMMONS. Dominio público |
Por azar, o eso dice la leyenda, Oersted demostró experimentalmente que existía una relación clara entre los fenómenos eléctrico y magnético. Encontró que una varilla imantada, que podía girar libremente, se reorientaba al pasar la corriente eléctrica por un conductor próximo. Ello le permitió concluir que una corriente eléctrica produce efectos magnéticos alterando la dirección que marcaba originalmente la varilla imantada. Tal situación condujo al propio Oersted a acuñar el término electromagnetismo.
Los experimentos fueron más allá, aunque no te lo creas, pasaron corrientes eléctricas por animales muertos o por cadenas de personas, pobrecito aquel que fuese el último.
Bueno, a lo interesante, observaron qué le ocurría a dos hilos conductores cercanos. La experiencia dicta que, o se repelen o se atraen, según el sentido de la corriente.
Por ello, es posible concluir que dos conductores rectilíneos e indefinidos, por los que circulan corrientes eléctricas en el mismo sentido, se atraen; por el contrario, dos conductores rectilíneos e indefinidos, por los que circulan corrientes eléctricas en sentidos opuestos, se repelen.
| Vídeo de Luis Santizo alojado en Youtube |