Fundamentos del Magnetismo y la Interacción de Cargas en Campos Magnéticos
Enviado por Chuletator online y clasificado en Física
Escrito el en 
español con un tamaño de 5,28 KB
Introducción al Magnetismo
El Magnetismo es una propiedad que presentan algunas sustancias de atraer hacia ellas objetos que contengan hierro en su composición. A estas sustancias se les conoce como imanes. Se caracteriza por la aparición de fuerzas de atracción o de repulsión entre imanes.
Polos Magnéticos
La existencia de estas fuerzas sugiere la presencia de dos zonas magnéticas fundamentales, denominadas polo Norte y polo Sur. Este concepto dual fue introducido por el físico William Gilbert.
El Campo Magnético (B)
El campo magnético es una región del espacio donde se manifiestan fuerzas magnéticas. Se provoca principalmente por:
- Cargas en movimiento (corrientes eléctricas).
- Elementos ferromagnéticos.
El flujo magnético decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo. El campo magnético se simboliza mediante el vector B (que posee módulo, dirección y sentido).
Unidad de Medida
La unidad de medida del campo magnético en el Sistema Internacional es el TESLA (T).
Interacción del Campo Magnético con Cargas
Los experimentos demuestran que el campo magnético no ejerce fuerzas sobre las cargas en reposo. Sin embargo, las cargas que se mueven a través de un campo magnético experimentan una fuerza magnética.
Para describir las propiedades del campo, se utiliza la fuerza magnética ejercida sobre una carga positiva que se mueve con velocidad $V$ perpendicularmente al campo magnético $B$.
Líneas del Campo Magnético y Geofísica
Propiedades de las Líneas de Campo
- Las líneas nunca se intersecan ni se cruzan en ningún punto.
- La cantidad de líneas por unidad de área es proporcional a la intensidad del campo en dicho punto.
- Las líneas de campo son siempre cerradas y se dirigen convencionalmente del polo Norte al polo Sur fuera del imán.
El Campo Magnético Terrestre
Gracias a los elementos que posee la Tierra, esta se transforma en un gran imán.
Declinación Magnética
Existe una pequeña diferencia entre el Norte Verdadero (definido por el eje de rotación) y el Norte Magnético (ubicado por una brújula). Esta variación, que cambia punto por punto en la Tierra, se conoce como declinación magnética.
Dinámica de Cargas en un Campo Magnético Uniforme
Movimiento Circular
Cuando una partícula con carga positiva se mueve en un campo magnético uniforme perpendicular a su velocidad, experimenta una fuerza magnética dirigida siempre hacia el centro de la trayectoria. Esta fuerza la obliga a efectuar un movimiento con una trayectoria circular. Si la carga de la partícula es negativa, el movimiento ocurre en sentido contrario.
La Fuerza Magnética (Fuerza de Lorentz)
La magnitud de la fuerza magnética ($F$) que actúa sobre una carga en movimiento depende del ángulo ($ heta$) entre la velocidad ($V$) y el campo ($B$):
- Si la carga se mueve paralela a la dirección del campo magnético, la fuerza es cero.
- Si la carga se mueve en forma perpendicular, la fuerza será máxima.
La dirección de la fuerza magnética es siempre perpendicular tanto al vector velocidad ($V$) como al vector campo magnético ($B$).
Factores que Afectan la Desviación
La desviación en la trayectoria de la partícula cargada aumenta a medida que:
- Se incrementa la velocidad de la carga.
- Aumenta la intensidad del campo magnético ($B$).
- Aumenta la magnitud de la carga en movimiento ($q$).
La desviación máxima de la carga se alcanza cuando la velocidad y el campo son perpendiculares.
Regla de la Mano Izquierda
Esta regla indica la relación vectorial entre el sentido y la dirección de la velocidad de la partícula positiva, el campo magnético y la fuerza magnética resultante.
Diferencias Clave: Campo Eléctrico vs. Campo Magnético
| Campo Eléctrico (CE) | Campo Magnético (CM) |
|---|---|
| Es creado por cualquier carga eléctrica (en reposo o en movimiento). | Es creado por imanes o por cargas eléctricas en movimiento. |
| Las cargas eléctricas (monopolos) se pueden aislar. | Los polos magnéticos (monopolos) no se pueden aislar. |
| Las líneas de CE pueden ser abiertas o cerradas. | Las líneas del CM son siempre cerradas (salen del polo Norte, entran al polo Sur y continúan dentro del imán). |
La Electricidad como Fuente de Magnetismo (Electromagnetismo)
En 1820, Hans Christian Oersted descubrió accidentalmente la profunda relación que existe entre la electricidad y el magnetismo, estableciendo que toda corriente eléctrica produce un campo magnético a su alrededor.
Este campo magnético es más intenso a medida que la corriente eléctrica que circula por el conductor es mayor.