‘Los opuestos se atraen’, como dice el refrán. Seguro que has escuchado mucho esta frase. Pero, ¿qué es lo que hace que los opuestos se atraigan? ¿De dónde viene este término? Esta expresión se deriva del imán y su campo magnético. Los polos opuestos de un imán se atraen entre sí. En realidad, ¿no deberían repelerse los polos opuestos y atraerse los polos iguales? ¿No es así? ‘No’, dices. Entonces, pongamos a prueba su teoría.
Un campo magnético es el espacio invisible que existe alrededor de un objeto magnético. Un campo magnético describe la distribución de la fuerza magnética alrededor de un objeto magnético.
Los campos magnéticos se forman o producen cuando una carga/corriente eléctrica fluye cerca de un imán. Las partículas subatómicas que tienen una carga negativa, como los electrones, se desplazan y producen un campo magnético. Estos campos pueden surgir de los átomos de objetos magnéticos o de cables o alambres eléctricos.
¿Qué es el magnetismo?
Un imán de barra atrae cosas de hierro hacia sus polos, que son los extremos del imán. El polo norte está en un extremo, mientras que el polo sur está en el otro. El magnetismo es un fenómeno inducido por la fuerza que ejercen los imanes, que produce campos que atraen o repelen otros objetos metálicos. Ocurre como resultado de partículas cargadas eléctricamente. La fuerza que actúa sobre partículas cargadas eléctricamente en un campo magnético está determinada por la cantidad de carga, la velocidad de la partícula y la fuerza del campo. Según el magnetismo:
- Los polos iguales se repelen entre sí.
- Los polos opuestos se atraen.
Cuando dos imanes de barra se acercan, los polos iguales se repelen mientras que los polos opuestos se atraen.
Campo magnético
Cuando una partícula con carga positiva se mueve en un campo magnético homogéneo, la velocidad de la partícula es perpendicular al campo. La fuerza magnética siempre opera en una dirección perpendicular al movimiento de la carga.
El campo magnético es el espacio o región alrededor de un imán en el que se aplica una fuerza magnética sobre otro imán.
El campo magnético se puede representar de varias maneras. Se puede representar matemáticamente como un campo vectorial que se puede mostrar como varios conjuntos en una cuadrícula. Otro método es utilizar líneas de campo. Las líneas unen los vectores en el conjunto. Las líneas de campo magnético nunca se cruzan entre sí y nunca se detienen aquí.
Se utiliza una brújula magnética para localizar el campo magnético de una barra magnética. Una brújula magnética no se desvía cuando se mantiene alejada de un imán. Cuando acercas una brújula magnética a un imán, se desvía. Si las líneas del campo magnético en un lugar específico están muy cerca unas de otras, el campo magnético es muy fuerte; si las líneas del campo magnético están muy separadas, el campo magnético es muy débil. Se denota por la unidad Tesla.
Unidad de Campo Magnético y Medida
El campo magnético se mide determinando su intensidad y dirección. La medición es necesaria porque cada campo magnético difiere de los demás. La intensidad del campo magnético varía de diminuta y débil a extremadamente poderosa y enorme. Cuando miramos el campo magnético de la Tierra, podemos ver que es débil pero significativo.
No obstante, la palabra campo magnético se refiere a dos campos distintos pero relacionados, representados por los símbolos H y B. H es la intensidad del campo magnético y se mide en amperios por metro, la unidad SI. Mientras tanto, B denota densidad de flujo magnético y se expresa en tesla.
Líneas de campo magnético
Las líneas de campo son otro método para mostrar la información contenida dentro de un campo vectorial magnético. Las líneas de campo magnético son líneas ficticias.
Las líneas de campo magnético son un tipo de representación visual de los campos magnéticos. Describen la dirección de la fuerza magnética en un monopolo norte en cualquier punto en particular.
La magnitud del campo está indicada por la densidad de las líneas. Por ejemplo, en los polos de un imán, el campo magnético es más intenso y denso. Se vuelve más débil a medida que nos alejamos de los polos, y las líneas se vuelven menos gruesas.
Propiedades de la línea de campo magnético
- Las líneas de campo magnético nunca se cruzan entre sí.
- Las líneas de campo magnético siempre son bucles cerrados.
- La densidad de las líneas de campo refleja la intensidad del campo.
- Las líneas de campo magnético siempre surgen o comienzan en el polo norte y terminan en el polo sur.
Fuerza magnética
La fuerza magnética es la fuerza de atracción o repulsión que existe entre partículas cargadas eléctricamente como resultado de su movimiento.
La fuerza magnética entre dos cargas en movimiento se define como la fuerza impuesta sobre la carga de uno por el campo magnético generado por el otro. Esta fuerza es la responsable de que los imanes se atraigan o se repelan entre sí.
Una brújula, un motor, los imanes que mantienen las cosas en el refrigerador, las vías del tren y las nuevas montañas rusas son ejemplos de fuerza magnética. Todas las cargas en movimiento crean un campo magnético, y las cargas que viajan a través de sus áreas experimentan una fuerza. Dependiendo de si la fuerza es atractiva o repulsiva, puede ser positiva o negativa. La fuerza magnética de un objeto está determinada por su carga, velocidad y campo magnético.
Fuerza sobre una carga en movimiento
Una carga sentirá una fuerza si viaja en ángulo a través de un campo magnético. la ecuacion es:
F = qv B sen θ
Aquí,
- q es la carga,
- B es el campo magnético,
- v es la velocidad, y
- θ es el ángulo entre el campo magnético y las direcciones de velocidad.
Una fuerza actúa sobre el movimiento de la carga q que viaja con velocidad v en un campo magnético, y esta fuerza es:
- perpendicular a sinθ donde θ denota el ángulo formado por v y B
- proporcional a la carga q
- perpendicular a B y v
- proporcional a la velocidad v
Regla de la mano derecha
La regla de la mano derecha se puede utilizar para determinar la dirección de la fuerza (F).
Se refiere a dispositivos que crean corrientes moviéndose en un campo magnético.
- Apunte su dedo índice hacia la dirección del movimiento de la carga v.
- Entre v y B, gire su dedo medio lejos de su dedo índice.
- Mantenga su pulgar paralelo al plano producido por sus dedos índice y medio.
- Si la carga q es positiva, tu pulgar apuntará en la dirección de la fuerza (F).
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Cuál es la fuerza magnética de partículas cargadas de 40 C que viajan a 5 m/s en un campo magnético de 2 T? La dirección de su campo es la misma que la ruta de la segunda partícula.
Responder:
Dado:
Carga, q = 40 C
Velocidad, v = 5 m ⁄ s
Campo magnético, B = 2 T
Debido a que la diferencia de ruta de la segunda partícula es la misma que la dirección de su campo, θ =0°
La fuerza, F= qv B sen θ = 40 × 3 × 1 × sen 0° = 0.
Por lo tanto, la fuerza magnética de las partículas cargadas es 0 N.
Pregunta 2: ¿Qué es exactamente la fuerza magnética?
Responder:
La fuerza magnética entre dos cargas en movimiento se puede definir como el impacto del campo magnético de una carga sobre la otra.
Pregunta 3: ¿Cuál es el significado de las líneas de flujo magnético?
Responder:
Las líneas de flujo magnético son significativas por las siguientes razones:
- Indican la dirección del campo magnético.
- La intensidad de un campo magnético es proporcional al número de líneas de campo magnético presentes en una región determinada.
- Las líneas de campo magnético son líneas en un campo magnético cuya tangente en cada ubicación indica la dirección del campo en ese lugar y cuya densidad da la magnitud del campo.
- La fuerza del campo magnético es proporcional al número de líneas de campo magnético. Debido a que las líneas son más altas cerca de los polos, el campo magnético es mayor allí.
Pregunta 4: ¿Hay campos magnéticos presentes en el espacio?
Responder:
Sí, los campos magnéticos existen en el espacio. Según las observaciones de un gran número de púlsares y la polarización de sus ondas de radio, los brazos espirales de la Vía Láctea parecen contener un campo magnético estructurado a gran escala. Se han descubierto campos magnéticos en nubes de polvo interestelar. Los campos se magnifican cuando las nubes colapsan.
Pregunta 5: ¿Cuál es la fuente del campo magnético de la Tierra?
Responder:
El campo magnético de la Tierra se crea en lo profundo del núcleo de la Tierra. El movimiento del hierro líquido en el núcleo de la Tierra genera una corriente eléctrica, que genera campos magnéticos. Los metales cargados que viajan a través de estos campos generan sus propias corrientes eléctricas y el ciclo continúa. La geodinamo es el nombre que recibe este ciclo autosustentable. La fuerza de Coriolis provoca una espiral, que alinea diferentes campos magnéticos en la misma dirección. La acción combinada de los campos magnéticos crea un campo magnético masivo que envuelve al globo.