Conceptos Fundamentales del Magnetismo y el Campo Magnético

Magnetismo: Conceptos Clave

Un imán está formado por polos magnéticos denominados polo norte y polo sur. Los polos opuestos se atraen y los iguales se rechazan. Un objeto de hierro no magnetizado será atraído por cualquiera de los polos de un imán permanente. Podemos describir las interacciones en las que un imán de barra genera un campo magnético en el espacio que lo rodea, y un segundo cuerpo responde a dicho campo.

Campo Magnético

Para introducir el concepto de campo magnético, repasaremos las interacciones eléctricas para el concepto de campo eléctrico, que ocurre en dos etapas:

1. Una distribución de carga eléctrica en reposo crea un campo eléctrico (E) en el espacio que lo rodea.
2. El campo eléctrico ejerce una fuerza (F = Q*E) sobre cualquier otra carga (q) que esté presente en el campo.

Describimos las interacciones magnéticas de manera similar:

1. Una carga o corriente móvil crea un campo magnético en el espacio circundante (además de su campo eléctrico).
2. El campo magnético ejerce una fuerza (F) sobre cualquier otra carga o corriente en movimiento presente en el campo.

Medición de Campos Magnéticos con Cargas de Prueba

Para explorar un campo magnético desconocido, se mide la magnitud y dirección de la fuerza sobre una carga de prueba en movimiento y luego se emplea la ecuación para determinar B (campo magnético).

Cuando una partícula cargada se mueve a través de una región del espacio en la que estén presentes los campos eléctricos y magnéticos, ambos ejercerán fuerzas sobre las partículas. La fuerza F es la suma vectorial de las fuerzas eléctricas y magnéticas.

F = q * (v x B)

Donde:

• F: Fuerza magnética
• q: Carga de la partícula
• v: Velocidad de la partícula
• B: Campo magnético

Diferencias entre las Líneas de Campo Eléctrico y las Líneas de Campo Magnético

• Las líneas de campo eléctrico empiezan en las cargas positivas y terminan en las negativas, mientras que las del campo magnético son líneas cerradas.
• Las líneas de campo eléctrico tienen la misma dirección que la fuerza eléctrica sobre una carga positiva, mientras que las del campo magnético son perpendiculares a la fuerza magnética sobre una carga móvil.

Efecto Hall

Para describir dicho efecto, consideremos un conductor en forma de banda plana. La corriente está en dirección con el eje X+ y hay un campo magnético uniforme B perpendicular al plano de la banda, en la dirección Y+. La velocidad de deriva de las cargas en movimiento tiene magnitud Vd.

Tanto en el caso de cargas negativas como en el de cargas positivas, la fuerza magnética va hacia arriba y una carga móvil es impulsada hacia el borde superior de la banda por la fuerza magnética F = |q| * Vd * B.

Si los portadores de carga son positivos, entonces en el borde superior se acumula carga positiva, y la diferencia de potencial es opuesta a la situación con carga negativa. La diferencia de potencial en el efecto Hall se puede expresar como: V_H = Vd * B * W, donde W es el ancho del conductor.