La fuerza magnética se dirige de un polo hacia otro. Cada polo es un punto donde convergen las líneas de la fuerza magnética. Por lo tanto, cuando dos imanes se acercan, esta fuerza genera una atracción entre ambos siempre que los polos sean opuestos. En cambio, si los polos tienen la misma polaridad, la fuerza del magnetismo hará que estos imanes se rechacen entre sí.
Así, sintetizando y dejando patente lo expuesto, a la hora de hablar de fuerza magnética tenemos que dejar claro que existen dos tipos claramente diferenciados. Así, en primer lugar, está lo que se conoce como fuerza magnética sobre un conductor y en segundo lugar nos encontramos con la fuerza magnética entre imanes.
Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de las corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético en cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial. Específicamente, el campo magnético es un vector axial, como lo son los momentos mecánicos y los campos rotacionales.
La unidad de campo magnético en el Sistema Internacional es el tesla (T). Un tesla se define como el campo magnético que ejerce una fuerza de 1 N (newton) sobre una carga de 1 C (culombio) que se mueve a velocidad de 1 m/s dentro del campo y perpendicularmente a las líneas de campo.
El tesla es una unidad muy grande, por lo que a veces se emplea como unidad de campo magnético el gauss (G) que, aunque no pertenece al Sistema Internacional sino al sistema CGS, tiene un valor más acorde con el orden de magnitud de los campos magnéticos que habitualmente se manejan.
1T = 10.000 gauss
El campo magnético es más comúnmente definido en términos de la fuerza de Lorentz ejercida en cargas eléctricas. Campo magnético puede referirse a dos separados pero muy relacionados símbolos B y H.
La misma situación que crea campos magnéticos (carga en movimiento en una corriente o en un átomo y dipolos magnéticos intrínsecos) son también situaciones en que el campo magnético causa sus efectos creando una fuerza. Cuando una partícula cargada se mueve a través de un campo magnético B, se ejerce una fuerza F dado por el producto cruz:
F→=q⋅v→×B→
Donde q es la carga eléctrica de la partícula, F es la fuerza magnética, v es la velocidad y B el campo magnético, también llamado inducción magnética y densidad de flujo magnético.
La Física moderna admite que el campo magnético de la Tierra se genera por movimientos de electrones libres en su núcleo externo, formado por hierro y níquel fundidos. Dicho núcleo, en su autorrotación se comporta como un dínamo autosostenido que transforma la energía mecánica en energía eléctrica.
Surge de allí el nombre de geodínamo con el que se ha distinguido al campo magnético terrestre.
La magnitud del campo magnético terrestre se calcula en aproximadamente 1 Gauss (unidad de medida de fuerza del campo magnético).
El campo magnético de la Tierra protege la vida de nuestro planeta, res-guardándonos de las radiaciones y moderando el clima. La idea de que en algún momento este campo pueda alterarse, o desaparecer por completo, debería preocuparnos.
La magnetosfera es una región alrededor de la Tierra en la que el campo magnético desvía la mayor parte del viento solar. Es, en esencia, un escudo en movimiento que está cambiando constantemente su potencia y orientación.
El corazón de nuestro planeta es un núcleo interno sólido compuesto en su mayoría de hierro. Tiene el tamaño aproximado de la Luna y su temperatura es tan elevada (entre 5.000 y 7.200ºC) que equivale a la de la superficie del Sol. Pese a esa temperatura, se encuentra en estado sólido por la gigantesca presión que soporta de todo el material por encima, empujado hacia el núcleo por la gravedad.
Alrededor de este núcleo interno existe una segunda capa compuesta de una aleación de hierro y níquel. Se trata del núcleo externo, es líquido y alcanza una temperatura de entre 4.000 y 5.000ºC).
Rodeando este núcleo externo hay una densa capa de rocas llamada manto terrestre, que “fluye como si fuera asfalto bajo un enorme peso”. Se compone de hecho de dos partes, un manto interno, que es sólido y elástico, y otro externo, fluido y viscoso. Con una temperatura de entre 871ºC en el punto en el que se encuentra con la corteza terrestre, y 2.204ºC, en el que se encuentra con el núcleo externo, es relativamente templado comparado con sus vecinos de las profundidades.
La diferencia de temperatura entre el núcleo interno y el manto terrestre es lo que causa que la Tierra sea, básicamente, un enorme imán. Como explicamos recientemente:
Es necesario que exista una diferencia de 1.500ºC entre el núcleo interno y el manto para generar movimientos térmicos que, junto con la rotación de la Tierra, creen el campo magnético.
Estos movimientos térmicos de líquidos fluyendo en diferentes direcciones son los que generan corrientes eléctricas que, al final, crean la magnetosfera:
Para que se genere un campo magnético se deben cumplir varias condiciones: 1) debe haber un fluido conductor; 2) debe haber energía suficiente que haga que el fluido se mueva a una determinada velocidad y de la forma apropiada; 3) tiene que haber un campo magnético pre-existente, que es el generado por el Sol.
Definimos Inducción magnética como la cantidad de líneas de fuerza que atraviesa una superficie perpendicularmente. Indica la densidad de líneas de fuerza en una parte del campo magnético.
La inducción magnética se representa por la letra B. Se calcula de la siguiente manera:
La constante de proporcionalidad e, que determina el número de líneas dibujadas, es la permisividad del medio a través del cual pasan las líneas.
Se puede realizar una descripción analogada de un campo magnético considerado al flujo magnético Q que pasa a través de una unidad de área perpendicular A. A esta razón B se le llama densidad de flujo magnético.
La densidad de flujo magnético es una región de un campo magnético es el número de líneas de flujo que pasan a través de una unidad de área perpendicular en esa región.
La unidad de flujo magnético en el SI es el weber (Wb). La unidad de densidad de flujo debe ser entonces webers por metro cuadrado, que se redefine como tesla (T). Una antigua unidad que todavía se usa hoy es el gauss (G). En resumen,
La inducción magnética se representa por la letra B. Se calcula de la siguiente manera:
B = Q (flujo) / A (área)
las líneas de campo eléctrico se dibujan de modo que su espaciamiento en cualquier punto permita determinar la fuerza del campo eléctrico en ese punto. El número de líneas AN dibujadas a través de la unidad de área AA es directamente proporcional a la intensidad del campo eléctrico E.La constante de proporcionalidad e, que determina el número de líneas dibujadas, es la permisividad del medio a través del cual pasan las líneas.
Se puede realizar una descripción analogada de un campo magnético considerado al flujo magnético Q que pasa a través de una unidad de área perpendicular A. A esta razón B se le llama densidad de flujo magnético.
La densidad de flujo magnético es una región de un campo magnético es el número de líneas de flujo que pasan a través de una unidad de área perpendicular en esa región.
La unidad de flujo magnético en el SI es el weber (Wb). La unidad de densidad de flujo debe ser entonces webers por metro cuadrado, que se redefine como tesla (T). Una antigua unidad que todavía se usa hoy es el gauss (G). En resumen,
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