El campo magnético se refiere a una representación matemática de la manera en la cual las fuerzas magnéticas se distribuyen en el espacio que rodea una fuente magnética. El campo magnético se ubica en la zona alrededor de la fuente de energía magnética en la cual la energía interactúa con elementos sensibles al magnetismo, tales como los metales ferromagnéticos.
Los campos magnéticos siempre son dipolares, esto significa que poseen un polo sur y un polo norte, es decir uno negativo y uno positivo. Son descritos de forma vectorial como un grupo de fuerzas dotadas de magnitud y de dirección que se representan en una cuadrícula a través de vectores. Dichos vectores tienen un comportamiento similar a brújulas y su magnitud de respuesta será de acuerdo a la intensidad que tenga la fuerza magnética.
Siempre que exista una fuente de energía magnética, también se encontrará un campo magnético que describa la actuación de las fuerzas magnéticas. La interacción en estos campos con dispositivos eléctricos se estudia en la ciencia de los circuitos magnéticos.
Características del Campo Magnético
Origen
El campo magnético se origina de una fuente de energía magnética, es decir, un electroimán o imán el cual es una corriente eléctrica que se desplaza.
La correlación entre magnetismo y electricidad se describe en las ecuaciones de Maxwell y en la Ley de Ampère. La presencia de un campo magnético se detecta gracias a un magnetómetro.
Intensidad
En esta intensidad hay dos formas de magnitud que las fuerzas magnéticas poseen:
- Campo B o inducción magnética: se considera la medición auténtica del campo magnético, sirve para medir la cantidad de flujo magnético que hay por unidad de área en una zona específica del campo. Estudia el campo de acuerdo a los efectos sobre sus cargas.
- Campo H o excitación magnética: comprende el magnetismo de manera parecida a la electricidad, describiendo la intensidad de la energía del campo magnético en una zona específica o puntual del mismo. Es determinado de acuerdo a la relación que tiene el campo con sus fuentes eléctricas.
Líneas
Las líneas de inducción o las de un campo magnético son una manera de representación gráfica de la acción ejercida por las fuerzas magnéticas en el espacio. Son líneas que se amontonan y que nunca se cruzan en las zonas en las que el campo tiene mayor intensidad porque la densidad de líneas es iguales a la intensidad del campo.
Estas líneas posteriormente se representan de manera matemática como vectores. Pero realmente se constatan a través de un sencillo experimento como ubicar una hoja de papel blanco encima de un imán y agregar limaduras de hierro sobre el papel, al hacer esto se observa la manera en la cual visualmente se disponen rodeando ambos polos.
Dirección
La dirección del campo magnético es descrita a través de vectores o líneas de fuerza que señalan la dirección a la que las fuerzas magnéticas empujan una carga ubicada en el campo. Las variables H y B de la intensidad del campo son vectoriales. Tienen una dirección, una magnitud y un sentido variables tomando en cuenta su cercanía en la zona del campo de acuerdo al polo o a la fuente magnética.
Medición
Al ser una magnitud vectorial, la medida de los campos magnéticos incluye la dirección y la intensidad del campo. Para la dirección hay sencillos mecanismos de medición tales como la brújula, en la cual el lugar hacia donde la aguja apunta es el polo. Lo mismo sucede en el planeta al observar el polo norte terrestre.
Por otro lado, para la intensidad antes se usaba el magnetómetro el cual podía medir la fuerza que un electrón siente cuando se mueve por el campo magnético. Los primeros aparatos como estos se originaron en el siglo XIX pero fueron mejorados en el 1988 al descubrir la magneto-rresistencia gigante.
La intensidad del campo es medida según el SI en Teslas (T), honrando el estudioso científico checo que abordó el magnetismo y la electricidad, Nicolás Tesla; o también en Gauss (G) tomando en cuenta el tamaño del campo que se medirá.
Tipos de Campo Magnético
Campos magnéticos de imán
Se crean de forma natural gracias a un metal o un imán magnetizado. Se originan por el movimiento de los electrones que rodean el núcleo atómico y tienen su propio eje, a este giro se le llama spin.
Campos magnéticos de corriente
Son los que se generan gracias a cargas en movimiento pertenecientes a una corriente eléctrica, tales como los electroimanes. Es una carga eléctrica que circula a través de una pieza metálica, esta se imanta inmediatamente y produce un campo a su alrededor.