6. Comparativa de los campos gravitatorio, eléctrico y magnético

Entre las dos fuerzas fundamentales que hasta el momento has estudiado existen diferencias y similitudes.

La fuerza gravitatoria procede de un campo gravitatorio y la electromagnética procede de un campo eléctrico y/o de un campo magnético. Hasta aquí todo bien. Pero lo que te interesa es la fisionomía de los campos.

El campo gravitatorio y el eléctrico están vinculados a un escalar, que se le conoce por potencial. El gradiente de dicha función escalar, cambiado de signo, viene a darte el campo. Eso mismo, se puede expresar de otra manera. La circulación del vector campo a lo largo de una trayectoria cerrada es cero o lo que es lo mismo la circulación del vector es independiente del camino y sólo depende del comienzo y del punto final. Cuando se cumplen estas condiciones se dice que los campos son conservativos.

Para el campo magnético no ocurre así. Su circulación depende de la corriente eléctrica, ley de Ampère y, por tanto, no se le puede asociar un potencial de forma directa.

Por otro lado,  se observa que las líneas de campo tanto del gravitatorio y del eléctrico son abiertas, dicho de otra manera, empiezan en algún punto, llamados fuentes, y terminan en algún otro, conocidos por sumideros. Sin embargo, las líneas que representan el campo magnético son cerradas, lógicamente, no hay presencia de fuentes ni sumideros. Además, en el campo magnético, la dirección del campo es tangente a las líneas, mientras que los otros su dirección recaen sobre las líneas.

En los campos conservativos, eléctrico y gravitatorio, es posible construir desde la función escalar superficies equipotenciales, es decir, asociar puntos con igual potencial, donde las líneas de campo serán perpendicualres en todo momento a tales regiones. Te recuerdo que el campo magnético no existe ninguna función escalar cuya variación permita la obtención del valor de la intensidad del campo.

Con respecto a las interacciones, tanto para el gravitatorio como el eléctrico, se observa que van dirigidas al centro del sistema que origina la perturbación, es decir, son centrales, esto no se aprecia en las interacciones magnéticas. Estas últimas son perpendiculares al campo lo que les hace divergir de las otras.

Aunque entre el campo gravitatorio y el eléctrico hay muchas similitudes existen sus diferencias significativas, como la ausencia de fuentes en el campo gravitatorio o el carácter atractivo exclusivo que presenta este último. En el campo eléctrico, si aparecen fuentes y sumideros, también las fuerzas pueden ser repulsivas y atractivas, igual que las magnéticas, aunque en el campo magnético no hay presencia de puntos donde se inicie el campo y donde se termine.

Una cuestión importante es que un sistema que posea la magnitud masa siempre crea una perturbación gravitatoria a su alrededor independientemente de su estado de reposo o movimiento. Esto no ocurre, para un sistema que tiene la propiedad eléctrica, si está estático sólo se percibe un campo eléctrico, si está en movimiento aparece también un campo magnético. Tanto campo eléctrico y magnético dependen de las características del medio.

Existen dipolos eléctricos y dipolos magnéticos. Tales dipolos, independientemente de su origen, tienen libertad de movimiento y se orientan en el sentido del campo, según el efecto de éste. Igualmente, en el caso de que el campo no sea homogéneo, tienen tendencias a acumularse en las zonas donde el campo es más intenso.

Otra cosa curiosa, que estudiarás un poco más adelante, un campo eléctrico variable puede crear un campo magnético y, por supuesto, al revés también ocurre.

Imagen de Maschen en Wikimedia Commons. CC