Campo magnético: fuerzas, inducción y representación visual

Campo magnético y fuerzas

Las fuerzas magnéticas pueden ser debidas a corrientes eléctricas y a imanes. En ambos casos, las fuerzas son originadas por cargas eléctricas en movimiento. Una carga eléctrica, además de crear un campo eléctrico, crea una nueva perturbación del espacio que llamamos campo magnético.

El campo magnético es la perturbación que un imán o una corriente eléctrica producen en el espacio que las rodea. Esta perturbación se manifiesta en la fuerza magnética que experimenta cualquier otra carga en movimiento dentro del campo magnético. En cambio, una carga en reposo no experimenta fuerza magnética alguna.

Vector de inducción magnética B

Para determinar la intensidad del campo magnético se define el vector campo magnético, B. Supongamos que en una región del espacio existe un campo magnético y que en ella situamos una carga q. Comprobamos que:

• Si la carga está en reposo, no actúa ninguna fuerza sobre ella.
• Si la carga se mueve, experimenta una fuerza magnética con las características:

• Proporcional al valor de la carga.
• Perpendicular a la velocidad.
• Su módulo depende de la dirección de la velocidad: si el vector v tiene cierta dirección, la fuerza magnética es nula; si el vector v es perpendicular a la dirección anterior, la fuerza magnética es máxima.

A partir de lo anterior se define el vector inducción magnética B en un punto del espacio:

• Su dirección es la del movimiento de las cargas sobre las que la fuerza magnética es nula.
• Su sentido se determina mediante la regla de la mano izquierda, que es aplicable a cargas positivas. Si la carga es negativa, la fuerza actúa en la misma dirección pero con sentido contrario.
• Su módulo es: B = F / (q · v · sinα).

La unidad del Sistema Internacional (SI) es el tesla (T).

Representación del campo magnético

Las líneas de inducción magnética nos permiten visualizar un campo magnético. Estas líneas se trazan de modo que cumplen las condiciones siguientes:

• En cada punto del espacio, el vector de inducción magnética, B, es tangente a las líneas de inducción y tiene el mismo sentido que estas.
• La densidad de las líneas de inducción magnética en una región es proporcional al módulo de B en dicha región. Esto es, el campo magnético es más intenso en las regiones donde las líneas de inducción están más juntas.

Sin embargo, las líneas de inducción magnética presentan importantes diferencias respecto a las de campo eléctrico:

• Las líneas de inducción son cerradas y no tienen principio ni fin. En un imán, las líneas salen del polo norte, recorren el espacio exterior, entran por el polo sur y continúan hasta su polo norte.
• Las líneas de inducción no nos indican la dirección de las fuerzas magnéticas. Estas son siempre perpendiculares a B.