Campo magnético

Naturaleza del magnetismo

Desde la antigüedad se sabe que ciertos minerales de hierro (magnetita) poseen la propiedad, denominada magnetismo, de atraer las limaduras de hierro. Se dice que tales minerales están imantados, todos estos minerales  expresan propiedades que se denominan imanes naturales.

Así mismo, ciertos materiales (el acero) pueden adquirir artificialmente la propiedad de atraer materiales magnéticos, constituyéndose de esta forma en imanes artificiales.

Campos magnéticos

En una región del espacio se dirá que existe un campo magnético cuando al penetrar en ella una carga móvil experimente una fuerza que depende de la velocidad de la carga.

La fuerza que actúa sobre una carga positiva q, que se desplaza dentro de un campo magnético, perpendicular a las líneas de fuerza y con una velocidad v, depende del calor de la carga, de su velocidad y de una característica especifica del campo, denominada inducción magnética.

Inducción magnética  de un campo, en un punto del mismo, es la fuerza que actúa sobre una unidad de carga positiva que se desplaza, perpendicularmente a las líneas de fuerza, con una unidad de velocidad se representa por B.

Ejemplo:

Si sobre una carga positiva q, que se desplaza perpendicularmente a las líneas de fuerza de un campo magnético con una velocidad v, actúa una fuerza F, la inducción magnética del campo, esto es, la fuerza que actúa sobre cada unidad de carga y por unidad de velocidad, viene determinada por la fórmula:

Por ser la inducción magnética el cociente que resta de dividir una fuerza entre el producto de una carga por una velocidad, su fórmula dimensional se obtiene operando con las fórmulas dimensionales de cada una de estas magnitudes:

En el sistema internacional la unidad de inducción magnética se denomina tesla.

T es la inducción de un campo magnético en el que una carga de un culombio que se desplaza perpendicularmente a las líneas de fuerzas con una velocidad de 1 m/s se ven sometida a una fuerza de un newton. Se representa por T.

En el sistema cegesimal, la unidad de inducción es el gauss (G).

Se tiene:

Acción de un campo magnético sobre una carga en movimiento

Si e la fórmula de la inducción magnética, se despeja F;

Se obtiene una expresión que permite calcular el módulo de la fuerza ejercida por un campo magnético sobre una carga en movimiento.

La fuerza ejercida por un campo magnético sobre una carga que se mueve perpendicularmente a las líneas de fuerza es igual al producto que resulta de multiplicar la inducción magnética por la carga y por la velocidad.

La dirección a esta fuerza es perpendicular al plano determinado por la dirección del campo y de la velocidad, y en cuanto al sentido, viene determinado por la regla de la mano izquierda. Colocando el dedo medio de la mano izquierda en el sentido de la velocidad y el dedo índice en el sentido de las líneas de fuerza, el dedo pulgar señala el sentido de la fuerza que actúa sobre la carga en movimiento.

Considerando que toda corriente supone un desplazamiento de cargas con una determinada velocidad, si un conductor  por el que circula una corriente se coloca dentro de un campo magnético, perpendicularmente a las líneas de fuerza,  resulta evidente que el campo ejerza una fuerza sobre el conductor.

A fin de estudiar la fuerza ejercida por un campo magnético de inducción B, se considera un tramo recto de un conductor, de longitud I, que transporta una corriente de intensidad I, siendo q la carga total que se está desplazando por el conductor y T el tiempo que esta carga tarda en recorrer la longitud considerada.

Teniendo en cuenta que la intensidad de la corriente es la carga que circula por cada unidad de tiempo:

Y que la velocidad con que se mueven las cargas es el espacio recorrido por unidad de tiempo:

Eliminando el tiempo entre las dos igualdades, se obtiene:

Sustituyendo la anterior expresión de la velocidad en la fórmula de la fuerza ejercida por un campo magnético sobre una carga en movimiento, resulta:

La fuerza ejercida por un campo magnético sobre un conductor rectilíneo situado perpendicularmente a las líneas de fuerza es igual al producto que resulta de multiplicar la inducción magnética por la longitud del conductor y por la intensidad de la corriente.