Campos Magneticos

La ciencia del magnetismo nació de la observación de que ciertas "piedras", mineral magnetita o
“piedra imán” , Fe4 O3, atraían pedazos de hierro, este fenómeno se lo conoce desde la
antigüedad, la palabra magnetismo viene de la región de Magnesia en el Asia Menor, que es uno
de los lugares en donde se encontraban esas piedras. Uno de los primeros usos de los imanes fue
el de la navegación, que si bien en Occidente comenzó alrededor del año 1000 de nuestra era,
todo indica que en China se lo conocía desde mucho tiempo antes, se aprovecha el hecho de que
otro “imán natural” es la Tierra misma, cuya acción orientadora sobre la aguja magnética de una
brújula se ha conocido desde tiempos antiguos.

El hecho de que las fuerzas magnéticas sean fuerzas de acción a distancia permite recurrir a la idea física de campo para describir la influencia de un imán o de un conjunto de imanes sobre el espacio que les rodea.

Líneas de fuerza del campo magnético 

Al igual que en el caso del campo eléctrico, se recurre a la noción de líneas de fuerza para representar la estructura del campo. En cada punto las líneas de fuerza del campo magnético indican la dirección en la que se orientaría una pequeña brújula situada en tal punto. Así las limaduras de hierro espolvoreadas sobre un imán se orientan a lo largo de las líneas de fuerza del campo magnético correspondiente y el espectro magnético resultante proporciona una representación espacial del campo. Por convenio se admite que las líneas de fuerza salen del polo Norte y se dirigen al polo Sur.

La intensidad del campo magnético

Como sucede en otros campos de fuerza, el campo magnético queda definido matemáticamente si se conoce el valor que toma en cada punto una magnitud vectorial que recibe el nombre de intensidad de campo. Las brújulas, al alinearse a lo largo de las líneas de fuerza del campo magnético, indican la dirección y el sentido de la intensidad del campo B.

La intensidad del campo magnético, a veces denominada inducción magnética, o campo se representa por la letra B y es un vector tal que en cada punto coincide en dirección y sentido con los de la línea de fuerza magnética correspondiente. La unidad del campo magnético en el SI es el tesla (T) y representa la intensidad que ha de tener un campo magnético para que una carga de 1 C, moviéndose en su interior a una velocidad de 1 m/s perpendicularmente a la dirección del campo, experimentase una fuerza magnética de 1 newton.

Movimiento de partículas en un campo magnético estacionario

Los campos eléctricos y magnéticos desvían ambos las trayectorias de las cargas en movimiento, pero lo hacen de modos diferentes. Una partícula cargada que se mueve en un campo eléctrico E, como el producido entre las dos placas de un condensador plano dispuesto horizontalmente sufre una fuerza eléctrica Fe en la misma dirección del campo E que curva su trayectoria. Si la partícula alcanza el espacio comprendido entre las dos placas según una dirección paralela, se desviará hacia la placa positiva (+) si su carga es negativa y hacia la placa negativa (-) en caso contrario, pero siempre en un plano vertical, es decir, perpendicular a ambas placas. Dicho plano es el definido por los vectores E y v Si las dos placas del condensador se sustituyen por los dos polos de un imán de herradura, la partícula sufre una fuerza magnética Fm que según la regla de la mano izquierda es perpendicular a los vectores v y B. En este caso la trayectoria de la partícula cargada se desvía en el plano horizontal. Si combinamos la fuerza eléctrica y la magnética actuando simultáneamente sobre una partícula de carga q , moviéndose con velocidad v.

Fuerza sobre una carga

De la observación experimental de lo que le sucede a una carga q en movimiento en presencia de un campo magnético se desprende lo siguiente: si la carga estuviera en reposo no se apreciaría ninguna fuerza; sin embargo, si la carga q se mueve dentro del campo creado por un imán se observa cómo su trayectoria se curva, lo cual indica que una fuerza magnética F m se está ejerciendo sobre ella.

Fuerza de Lorentz

Del estudio experimental de este fenómeno se deduce que:

• ƒ Fm es tanto mayor cuanto mayor es la magnitud de la carga q y su sentido depende del signo de la carga.
• ƒ Fm es tanto mayor cuanto mayor es la velocidad v de la carga q. ƒ Fm se hace máxima cuando la carga se mueve en una dirección perpendicular a las líneas de fuerza y resulta nula cuando se mueve paralelamente a ella.
• ƒ La dirección de la fuerza magnética en un punto resulta perpendicular al plano definido por las líneas de fuerza a nivel de ese punto y por la dirección del movimiento de la carga q, o lo que es lo mismo, Fm es perpendicular al plano formado por los vectores B y v. 

Dirección y sentido de la fuerza de Lorentz

Dado que F m, v y B pueden ser considerados como vectores, es necesario además reunir en una regla lo relativo a la relación entre sus direcciones y sentidos: el vector F m es perpendicular al plano formado por los vectores v y B y su sentido coincide con el de avance de un tornillo que se hiciera girar en el sentido que va de v a B (por el camino más corto). 

Visualizar:

file:///C:/Users/Family/Documents/UNDECIMO/blog/Campo%20magn%C3%A9tico-.pdf

http://ing.unne.edu.ar/pub/fisica3/170308/teo/teo4.pdf