Campo magnéticoEl campo magnético es una región del espacio en la cual una
carga eléctrica puntual de valor q que se desplaza a una
velocidad , sufre los efectos de una
fuerza que es
perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo, llamada
inducción magnética o
densidad de flujo magnético. Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente igualdad.
(Nótese que tanto F como v y B son magnitudes vectoriales y el producto cruz es un producto vectorial que tiene como resultante un vector perpendicular tanto a v como a B). El módulo de la fuerza resultante será
La existencia de un campo magnético se pone de relieve gracias a la propiedad localizada en el espacio de orientar un
magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una
brújula, que evidencia la existencia del
campo magnético terrestre, puede ser considerada un magnetómetro.
Uso El campo H se ha considerado tradicionalmente el campo principal, ya que se puede relacionar con unas cargas, masas o
polos magnéticos por medio de una ley similar a la de Coulomb para la electricidad. Maxwell, por ejemplo, utilizó este enfoque, aunque aclarando que esas cargas eras ficticias. Con ello, no solo se parte de leyes similares en los campos eléctricos y magnéticos (incluyendo la posibilidad de definir un
potencial escalar magnético), sino que en medios materiales, con la equiparación matemáticas de H con E y de B con D se pueden establecer paralelismos útiles en las condiciones de contorno y las relaciones termodinámicas (en el
sistema electromagnético de Gauss):
En electrotecnia no es raro que se conserve este punto de vista porque resulta práctico.
Con la llegada de las teorías del electrón de Lorentz y Poincaré, y de la relatividad de Einstein, quedó claro que estos paralelismos no se corresponden con la realidad física de los fenómenos, por lo que hoy es frecuente, sobre todo en física, que el nombre de campo magnético se aplique a B (por ejemplo, en los textos de Alonso-Finn y de Feynman).
[1] En la formulación relativista del electromagnetismo, E no se agrupa con H para el tensor de intensidades, sino con B.
En 1944, F. Rasetti preparó un experimento para dilucidar cuál de los dos campos era el fundamental, es decir, aquel que actúa sobre una carga en movimiento, y el resultado fue que el campo magnético real era B y no H.
[2]Para caracterizar H y B se ha recurrido a varias distinciones. Así, H describe cuan intenso es el campo magnético en la región que afecta, mientras que B es la cantidad de flujo magnético por unidad de área que aparece en esa misma región. Otra distinción que se hace en ocasiones es que H se refiere al campo en función de sus fuentes (las corrientes eléctricas) y B al campo en función de sus efectos (fuerzas sobre las cargas).
Fuentes del campo magnético
Un campo magnético tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas es una
corriente eléctrica de convección, que da lugar a un campo magnético estático. Por otro lado una
corriente de desplazamiento origina un campo magnético variante en el tiempo, incluso aunque aquella sea estacionaria.
La relación entre el campo magnético y una corriente eléctrica está dada por la
ley de Ampère. El caso más general, que incluye a la corriente de desplazamiento, lo da la
ley de Ampère-Maxwell.
Campo magnético producido por una carga puntual [
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El campo magnético generado por una única carga en movimiento (no por una corriente eléctrica) se calcula a partir de la siguiente expresión:
Donde . Esta última expresión define un
campo vectorial solenoidal, para distribuciones de cargas en movimiento la expresión es diferente, pero puede probarse que el campo magnético sigue siendo un campo solenoidal.
Propiedades del campo magnético
La inexistencia de cargas magnéticas lleva a que el campo magnético es un
campo solenoidal lo que lleva a que localmente puede ser derivado de un
potencial vector , es decir:
A su vez este potencial vector puede ser relacionado con el vector
densidad de corriente mediante la relación:
Inexistencia de cargas magnéticas aisladas [
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Cabe destacar que, a diferencia del
campo eléctrico, en el campo magnético no se ha comprobado la existencia de
monopolos magnéticos, sólo
dipolos magnéticos, lo que significa que las líneas de campo magnético son cerradas, esto es, el número neto de líneas de campo que entran en una superficie es igual al número de líneas de campo que salen de la misma superficie. Un claro ejemplo de esta propiedad viene representado por las líneas de campo de un
imán, donde se puede ver que el mismo número de líneas de campo que salen del polo norte vuelve a entrar por el polo sur, desde donde vuelven por el interior del imán hasta el norte.
Ana Clara Sabbatella, Fabricio Palermo, Natalia aldao. 6to Agronomia 2009
