En este post te explicamos qué es un campo magnético. Así pues, encontrarás cuáles son las propiedades del campo magnético, cómo se genera un campo magnético y cómo se calcula el valor de un campo magnético.
Índice
¿Qué es el campo magnético?
En electromagnetismo, un campo magnético es un campo vectorial que se utiliza para representar la influencia magnética en un espacio. Es decir, el campo magnético sirve para representar el efecto de una fuerza magnética en diferentes puntos de un espacio.
En el Sistema Internacional de Unidades, el campo magnético se mide en teslas (T).
Por ejemplo, los imanes generan un campo magnético que les permite atraer o repeler otros objetos. Asimismo, la Tierra también genera un campo magnético, conocido como campo magnético terrestre.
Para definir un campo magnético se necesita saber su magnitud y su dirección. Determinar la intensidad del campo magnético no es suficiente, también es necesario conocer su dirección para poder estudiarlo.
Respecto a las aplicaciones del campo magnético, tiene muchos usos en ingeniería eléctrica. Por ejemplo, los campos magnéticos se utilizan en los motores eléctricos y en los generadores de electricidad.
Líneas del campo magnético
Las líneas de campo magnético son unas líneas imaginarias que nos ayudan a visualizar el campo magnético. Es decir, las líneas de un campo magnético nos permiten saber la intensidad y la dirección de ese campo magnético.
- Las líneas del campo magnético nunca se cruzan.
- Se considera que las líneas del campo magnético tienen dirección como si fluyeran, aunque no se produce ningún movimiento real.
- En concreto, las líneas del campo magnético fluyen del polo sur al polo norte dentro del material y del polo norte al polo sur fuera de él.
- No obstante, ten en cuenta que las líneas del campo magnético no comienzan ni terminan en ningún lugar, sino que son curvas cerradas y continúan dentro del material magnético (aunque no se dibujen).
- La dirección del campo magnético es paralela a la dirección de las líneas del campo, por otro lado, la densidad de las líneas del campo magnético indican su intensidad. Por lo tanto, cuanto mayor sea la densidad de líneas de campo magnético, mayor será la fuerza magnética.
- La densidad de las líneas de cualquier campo magnético aumenta cerca de los polos, por otro lado, la densidad de líneas del campo magnético disminuye cuando están lejos de los polos.
Fórmula del campo magnético
El campo magnético generado por un conductor de electricidad recto es igual a la permeabilidad magnética multiplicado por la intensidad de la corriente eléctrica dividido por dos por pi y por la distancia al conductor.
Por lo tanto, la fórmula del campo magnético creado por un conductor recto es la siguiente:
Donde:
es la intensidad del campo magnético, cuya unidad en el Sistema Internacional es el tesla (T).
es la permeabilidad magnética, cuyo valor en el vacío es 4π·10−7 N/A2.
es la intensidad de la corriente eléctrica.
es la distancia desde el conductor hasta el punto en el que se evalúa el campo magnético.
Para determinar la dirección y el sentido del campo magnético se puede utilizar la regla de la mano derecha. Este regla consiste en colocar el pulgar de la mano derecha de manera que apunte a la misma dirección que la corriente eléctrica. Entonces, el resto de dedos de la mano derecha te indicarán el sentido del campo magnético.
Fuentes del campo magnético
Principalmente, existen dos fuentes del campo magnético:
- Imán permanente: son materiales que mantienen su magnetización después de aplicarles un campo magnético, de manera que tras eliminar dicho campo se convierten en una fuente propia de campo magnético. Por ejemplo, los imanes de la nevera son permanentes.
- Cargas eléctricas en movimiento: una o varias cargas eléctricas en movimiento generan un campo magnético. Por ejemplo, un cable por el que conduce electricidad genera un campo magnético a su alrededor.
Fuerza del campo magnético
La fuerza magnética, también llamada fuerza electromagnética, es aquella fuerza que ejerce un campo magnético sobre un cuerpo. En concreto, la fuerza magnética se produce cuando una partícula con carga eléctrica se mueve por un campo magnético.
Como cualquier otra fuerza, la fuerza magnética se mide en newtons (N). Así pues, la unidad del campo magnético es el tesla (T), pero la fuerza que ejerce dicho campo se expresa en newtons (N).
La fuerza magnética (o fuerza electromagnética) que actúa sobre una partícula es igual a la carga de dicha partícula multiplicada por el producto vectorial (o producto cruz) de su velocidad y el campo magnético. Por lo tanto, fórmula para calcular la fuerza de un campo magnético es la siguiente:
La fórmula anterior nos permite determinar el módulo de la fuerza magnética, sin embargo, para saber la dirección y sentido de la fuerza magnética tenemos que emplear la siguiente regla de la mano derecha:
La regla de la mano derecha consiste en colocar el dedo índice de la mano derecha con la misma dirección y sentido que el vector velocidad (la dirección del movimiento de la partícula), luego debes situar el dedo corazón con la misma dirección y sentido que el campo magnético. Entonces, el dedo pulgar indicará la dirección y sentido de la fuerza magnética si la carga es positiva. Pero si la carga eléctrica es negativa, la fuerza magnética tendrá la misma dirección pero con el sentido contrario al que marca el pulgar.
Campo magnético y campo eléctrico
En física, el campo magnético y el campo eléctrico se suelen estudiar de manera conjunta, ya que suelen coexistir. De hecho, el campo electromagnético es aquel compuesto por el campo magnético y el campo eléctrico.
Un campo eléctrico es un campo físico creado por una carga eléctrica y que ejerce fuerzas a otras cargas eléctricas. En concreto, el campo eléctrico indica la fuerza que actuaría en una carga de 1 C debido a la interacción eléctrica entre la carga que crea el campo y la carga que recibe el efecto del campo.
Además, el campo magnético y el campo eléctrico están relacionados por la ley de Maxwell-Faraday, cuya ecuación en forma diferencial es la siguiente:
