El campo magnético
La fuerza del magnetismo hace que un material apunte en
dirección a los puntos de fuerza magnética. Como aparece en el diagrama de la
izquierda, la fuerza magnética está ilustrada mediante líneas que la
representa. En el diagrama, la fuerza del imán apunta del polo positivo al polo
negativo. Como se aprecia en esta imagen, a un lado del imán se le llama polo
positivo y, a la cara opuesta, polo negativo; la fuerza magnética fluye del
lado o polo positivo, en dirección al polo negativo. Este dibujo muestra
cómo trabajan.
La
fuerza magnética hace que los pequeños pedazos de hierro queden alineados y
apunten en dirección al campo magnético. Un compás, en donde una aguja de
material magnético está colocada de manera que quede libre, y pueda voltearse
libremente, se verá forzada a apuntar hacia el polo positivo.
De
hecho, el imán del polo norte (positivo) de la Tierra se encuentra,
geograficamente, en su polo sur. La aguja de un compás apunta hacia el norte,
pero si colocas la aguja del compás cerca de un imán, siempre apuntará LEJOS
del polo norte (positivo) del imán. Este dibujo muestra
en dónde se encuentran exactamente los polos, así mismo muestra que, con el
paso del tiempo, los polos se invierten.
A la
fuerza magnética proveniente de un imán se le conoce como "campo
magnético", en la imagen queda representado por las líneas. El campo
magnético es más fuerte en el lugar en donde se unen las líneas de fuerza, (y
se tornan color rojo), y se debilita cuando las líneas de la fuerza se separan
(y se tornan color azul).
La intensidad del campo magnético
Como sucede en otros campos de
fuerza, el campo magnético queda definido matemáticamente si se conoce el valor
que toma en cada punto una magnitud vectorial que recibe el nombre de intensidad
de campo. La intensidad del campo magnético, a veces denominada inducción
magnética, se representa por la letra b y es un vector tal
que en cada punto coincide en dirección y sentido con los de la línea de fuerza
magnética correspondiente. Las brújulas, al alinearse a lo largo de las líneas
de fuerza del campo magnético, indican la dirección y el sentido de la
intensidad del campo b.
La obtención de una expresión
para b se deriva de la observación experimental de lo que le
sucede a una carga q en movimiento en presencia de un campo magnético. Si la
carga estuviera en reposo no se apreciaría ninguna fuerza mutua; sin embargo,
si la carga q se mueve dentro del campo creado por un imán se observa cómo su
trayectoria se curva, lo cual indica que una fuerza magnética Fm se
está ejerciendo sobre ella. Del estudio experimental de este fenómeno se deduce
que:
a) Fm es tanto
mayor cuanto mayor es la magnitud de la carga q y su sentido depende del signo
de la carga.
b) Fm es tanto
mayor cuanto mayor es la velocidad v de la carga q.
c) Fm se hace
máxima cuando la carga se mueve en una dirección perpendicular a las líneas de
fuerza y resulta nula cuando se mueve paralelamente a ella.
d) la dirección de la fuerza
magnética en un punto resulta perpendicular al plano definido por las líneas de
fuerza a nivel de ese punto y por la dirección del movimiento de la carga q, o
lo que es lo mismo, Fm es perpendicular al plano formado por
los vectores b y v.
Las conclusiones experimentales
a,b y e quedan resumidas en la expresión:
Fm =
q.v.B.sen φ(11.1)
donde B representa el módulo o
magnitud de la intensidad del campo y φ el ángulo que forman los vectores vy b.
Dado que Fm, v y b pueden ser
considerados como vectores, es necesario además reunir en una regla lo relativo
a la relación entre sus direcciones y sentidos: el vector Fm es
perpendicular al plano formado por los vectores v y b y
su sentido coincide con el de avance de un tornillo que se hiciera girar en el
sentido que va de v a b (por el camino más
corto). Dicha regla, llamada del tornillo de
Maxwell, es equivalente a la de la mano izquierda, según la cual
las direcciones y sentidos de los vectores Fm,v y b vienen
dados por los dedos pulgar, índice y corazón de la mano izquierda dispuestos en
la forma que se muestra en la figura adjunta.
La ecuación (11.1) constituye
una definición indirecta del módulo o magnitud de la intensidad del campo
magnético, dado que a partir de ella se tiene:
B = Fm/q.v.sen
φ(11.2)
La dirección de b es
precisamente aquélla en la que debería desplazarse q para que Fm fuera
nula; es decir, la de las líneas de fuerza. La unidad del campo magnético en el
SI es el tesla (T) y representa la intensidad que ha de tener un campo
magnético para que una carga de 1 C, moviéndose en su interior a una velocidad
de 1 m/s perpendicularmente a la dirección del campo, experimentase una fuerza
magnética de 1 newton.
1 T = 1
N/1 C. 1 m/s
Aunque no pertenece al SI, con
cierta frecuencia se emplea el gauss (G): 1 T = 104 G
Bibliografía
http://www.windows2universe.org/physical_science/magnetism/magnetic_field.html&lang=sp
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