¿Alguna vez te has preguntado cómo funciona el campo magnético que nos rodea? En este artículo te explicaremos todo lo que necesitas saber sobre este fenómeno natural: desde su definición y origen, hasta su intensidad y explicación científica. Descubre cómo el campo magnético influye en nuestra vida diaria y cómo su comprensión puede abrir puertas al futuro de la tecnología y la exploración espacial. ¡Prepárate para adentrarte en el apasionante mundo del magnetismo!
Un imán y un conductor de corriente tienen campo magnético alrededor. Si existe un imán u otro conductor de corriente en el campo magnético, experimenta una fuerza. Así, podemos decir que un campo magnético es un volumen de espacio alrededor de un material magnético o una carga eléctrica en movimiento, y dentro de este espacio actúa la fuerza del magnetismo.
El campo magnético alrededor de un imán permanente se muestra a continuación.
Además, cuando fluye una corriente en un conductor, los portadores de carga en movimiento (electrones) crean un campo magnético alrededor del conductor.
El campo magnético se genera en las siguientes condiciones.
- Movimiento de electrones o portadores de carga.
- rotación de electrones en su propio eje
- El giro y la órbita del núcleo de un átomo.
La razón principal de la generación del campo magnético es el movimiento de la carga eléctrica.
Unidad de campo magnético
El campo magnético muestra que hay fuerza magnética de líneas alrededor de un imán o un conductor que lleva corriente. La densidad de flujo (B) y la intensidad de campo o intensidad de campo (H) muestran el campo magnético. Por lo tanto, el campo magnético puede expresarse en términos de intensidad de campo magnético o en términos de densidad de flujo magnético.
| Símbolo | B o H |
| Unidad | tesla |
| Unidad básica | (Newton. Segundo)/Coulombio |
Campo magnético Explicación
Hay dos métodos para la explicación del campo magnético.
- Vector de campo magnético
- Líneas de campo magnético
Vector de campo magnético
El campo magnético es básicamente un campo vectorial. Un vector tiene dirección y magnitud. Es posible trazar directamente este campo vectorial como un conjunto de muchos vectores dibujados en una cuadrícula. La dirección de cada vector está en la dirección que señalaría una brújula. La longitud del vector depende de la intensidad de la fuerza magnética.
La brújula colocada en cuadrícula en un campo magnético solo muestra la dirección. No muestra la fuerza del campo magnético.
Líneas de campo magnético
La forma alternativa de representación del campo magnético son las líneas de campo magnético contenidas dentro del campo vectorial. Las líneas del campo magnético son líneas imaginarias.
Las líneas de campo son una forma alternativa de representar la información contenida en un campo vectorial magnético. Las líneas de campo magnético son líneas imaginarias. Obtenemos las líneas del campo magnético cuando conectamos los vectores con líneas suaves. Es posible dibujar tantas líneas como queramos. La densidad de las líneas de fuerza magnéticas indica la magnitud del campo.
Las líneas del campo magnético se amontonan cerca de los polos del imán. Por lo tanto, el campo magnético es más fuerte cerca de los polos y se vuelve más débil a medida que nos alejamos de los polos.
Propiedades de las líneas de campo magnético
Las siguientes son las propiedades de las líneas de campo magnético.
- Las líneas del campo magnético nunca se cruzan. Significa que nunca se cruzan entre sí.
- Las líneas del campo magnético se acumulan naturalmente en las regiones que tienen el campo magnético más fuerte. Por lo tanto, la densidad de las líneas de campo indica la intensidad del campo.
- Las líneas de campo magnético forman un bucle cerrado.
- Las líneas del campo magnético emergen del polo norte y terminan en el polo sur.
Es posible visualizar líneas de campo con relleno de hierro cayendo sobre la superficie donde existe un campo magnético. Cada relleno de hierro actúa como un imán con un polo norte y sur. El relleno se separa naturalmente entre sí porque los polos iguales se repelen entre sí. El patrón del relleno de hierro ahora se parece a las líneas de campo.
Las limaduras se separan naturalmente entre sí porque los polos similares se repelen entre sí. El relleno de hierros forma un patrón que se asemeja a las líneas de campo.
Intensidad del campo magnético
La intensidad del campo magnético (H) en un punto se define como la fuerza experimentada por la unidad del polo norte en ese punto. Tesla es la unidad de intensidad del campo magnético.
El campo magnético (B) dentro del material es;
segundo = segundo0+Bmetro
µH = H + µM
H = (B/µ)-METRO
Dónde,
- B es la densidad de flujo magnético
- M es la magnetización
- μ es la permeabilidad magnética
Origen de un campo magnético
El campo magnético se genera cuando hay una carga en movimiento. La carga se pone en movimiento de dos maneras.
- Cuando un conductor transporta una corriente
- Cuando hay movimiento de electrones alrededor de los núcleos de los átomos
Discutiremos el fenómeno anterior en detalle.
Campo magnético creado por un conductor portador de corriente
André-Marie Ampère experimentó con un conductor portador de corriente y propuso que se genera un campo magnético alrededor de un conductor portador de corriente. El campo magnético cerca del cable que lleva la corriente es más fuerte y se reduce a medida que nos alejamos del cable. Además, el campo magnético aumenta proporcionalmente con un aumento en la corriente.
De acuerdo con la ley de amperios, la ecuación da el campo magnético a una distancia r de un conductor largo I que lleva corriente. En la siguiente ecuación, µ0 es una constante especial conocida como la permeabilidad del espacio libre(µ0=4π×10-7 T⋅m/A).
Fórmula del campo magnético
El campo magnético producido por la corriente que lleva la corriente tiene magnitud y dirección. La dirección del campo magnético se puede encontrar mediante la regla de la mano derecha de Fleming o la regla del tornillo. Envuelva los dedos de la mano derecha alrededor del conductor con el pulgar apuntando en la dirección del flujo de corriente. Los dedos muestran la dirección del campo magnético.
Movimiento de electrones alrededor de los núcleos de los átomos
El imán permanente funciona según el principio del movimiento de electrones alrededor de los núcleos. Las siguientes condiciones deben cumplirse para tener un material como imán permanente.
- Los electrones de los átomos se mueven alrededor de los núcleos. Los electrones están apareados de tal manera que el campo magnético producido por ellos se anula. Esto sucede cuando los electrones giran en dirección opuesta. La condición necesaria para que un material sea magnético es que necesitamos tener más electrones desapareados con el mismo espín. El hierro tiene cuatro de esos electrones desapareados con el mismo espín. Por lo tanto, el hierro es el material adecuado para fabricar imanes.
- Los átomos del material deben tener una orientación regular. Una pequeña pieza de material tiene miles de millones de átomos. El campo magnético se anula si se orientan al azar, a pesar de tener muchos electrones desapareados. Por lo tanto, el material debe ser estable a temperatura ambiente para el establecimiento de la orientación general preferida para permitir una orientación general preferida para convertirlo en un imán. El imán permanente tiene orientación permanente de los átomos.
- Los átomos de algún material se alinean con la aplicación de un campo magnético externo. En presencia de un campo magnético externo, todos los electrones giran en la misma dirección y provocan la magnetización del material. El material permanece magnetizado hasta la aplicación del campo magnético externo. Sin embargo, la alineación desaparece después de eliminar el campo externo. Este tipo de materiales se conocen como paramagnéticos.
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