Campo magnético

Liñas de forza dun campo magnético dun imán.

Electromagnetismo
Electricidade Magnetismo
Electrostática
Carga eléctrica Electricidade estática Campo eléctrico Condutor Illante Triboelectricidade Descarga electrostática Indución Lei de Coulomb Fuxo eléctrico Lei de Gauss Enerxía eléctrica Momento do dipolo eléctrico Polarización eléctrica
Magnetostática
Lei de Ampère Campo magnético Magnetización Fluxo magnético Lei de Biot–Savart Momento do dipolo magnético Lei de Gauss para o magnetismo
Electrodinámica
Forza de Lorentz Indución electromagnética Lei de Faraday Lei de Lenz Corrente de desprazamento Ecuacións de Maxwell Campo electromagnético Radiación electromagnética Tensor de Maxwell Vector de Poynting Potencial de Liénard–Wiechert Ecuacións de Jefimenko Corrente de Foucault
Circuíto eléctrico
Corrente eléctrica Potential eléctrico Voltaxe Resistencia Lei de Ohm Circuíto en serie Circuíto paralelo Corrente continua Corrente alterna Forza electromotriz Capacitancia Indutancia Impedancia
Formulación covariante
Tensor electromagnético Tensor de enerxía-impulso Cuadricorrente Cuadripotencial electromagnético
Científicos
Ampère Coulomb Faraday Gauss Heaviside Henry Hertz Lorentz Maxwell Tesla Volta Weber Ørsted

Un campo magnético é o campo producido por cargas en movemento, que resulta no exercicio dunha forza sobre outras cargas en movemento non paralelo. Esta forza é proporcional ao campo magnético xerado, isto é, ao valor de indución magnética (B) que é unha magnitude vectorial empregada para caracterizar un campo magnético; proporcional á carga que sofre a acción do campo, á velocidade desta carga e ao seno do ángulo que forman a velocidade da carga e o vector indución magnética.

$F\propto B\cdot v\cdot Q\cdot {Sen(\theta )}$

Os campos magnéticos son producidos por calquera carga eléctrica en movemento e o momento magnético intrínseco das partículas elementais asociadas cunha propiedade cuántica fundamental, o seu spin. Na relatividade especial, os campos eléctricos e magnéticos son dous aspectos interrelacionados dun obxecto, chamado tensor electromagnético. As forzas magnéticas dan información sobre a carga que leva un material a través do efecto Hall. A interacción dos campos magnéticos en dispositivos eléctricos tales como os transformadores estúdase na disciplina dos circuítos magnéticos.

Historia

Aínda que algúns materiais magnéticos eran coñecidos dende a antigüidade, como por exemplo o poder de atracción que a magnetita exerce sobre o ferro, non foi ata o século XIX cando quedou plasmada a relación entre a electricidade e o magnetismo, pasando de seren campos diferenciados a formar o que se coñece como electromagnetismo.

Hans Christian Ørsted, Der Geist in der Natur, 1854

Antes de 1820, o único magnetismo coñecido era o do ferro. Isto cambiou en 1820 cando Hans Christian Ørsted, un profesor de ciencias pouco coñecido da universidade de Copenhague preparou na súa casa unha demostración científica aos seus amigos e alumnos. Planeou demostrar o quecemento dun fío por unha corrente eléctrica e tamén levar a cabo demostracións sobre o magnetismo, para o que dispuxo dunha agulla de compás montada sobre unha peaña de madeira.

Mentres realizaba a súa demostración eléctrica, Ørsted notou que cada vez que se conectaba a corrente eléctrica, a agulla se movía. Calou e finalizou as demostracións, mais nos seguintes meses traballou duro intentando explicar o novo fenómeno sen conseguilo. A agulla non era nin atraída nin repelida pola corrente. En vez diso tendía a quedar en ángulo recto.

Nome

O nome campo magnético ou intensidade do campo magnético aplícase a dúas magnitudes:

• A excitación magnética ou campo H é a primeira delas, dende o punto de vista histórico e represéntase con H.
• A indución magnética ou campo B, que se considera o auténtico campo magnético, e represéntase con B.

Dende un punto de vista físico, ambos son equivalentes no baleiro, agás nunha constante de proporcionalidade (permeabilidade) que depende do sistema de unidades: 1 no sistema de Gauss, $\mu _{0}=4\pi \cdot 10^{-7}{\mbox{N}}{{\mbox{A}}^{-2}}$ no SI. Só se diferencian en medios co fenómeno da magnetización.

Características

Por outra banda o campo magnético pódese abordar de xeito semellante ao eléctrico, mais en lugar de considerar a carga eléctrica (un escalar) como fonte do campo, este papel vaino facer o momento dipolar magnético (un vector). É neste senso que se fala do campo magnético coma un campo que deriva dun potencial vectorial e non dun escalar como o campo eléctrico.

${\vec {B}}\ =\nabla \times \mu$

• ${\vec {B}}\$ é o vector indución magnética
• μ é o momento dipolar magnético que o xera

Unha consecuencia disto é o feito de que o campo magnético non pode ser un campo conservativo, e daquela non ser irrotacional, presentando en xeral un rotacional que non se anula. Porén a súa diverxencia resulta nula por definición, polo que non hai fontes nin sumidoiros nun campo magnético, non hai "cargas magnéticas", ou máis correctamente, non hai monopolo magnético. E por isto mesmo as liñas de campo son sempre pechadas.

Para ter unha idea intuitiva do que é un dipolo magnético, pódese considerar o caso máis sinxelo que o xera: o dunha corrente eléctrica circular. Neste caso o dipolo magnético é un vector perpendicular ao plano do círculo, co sentido de avance dun sacarrollas que xira coa corrente. O seu módulo vén dado polo produto de corrente e radio.

Un caso importante de material magnético é o do imán. É un material como a magnetita (imán permanente), o ferro imantado etc., que crea ao seu redor un campo magnético. A razón atópase no feito de ter na súa estrutura interna unha serie de dominios, nos que os electróns presentan órbitas que dan lugar a momentos magnéticos paralelos, e ademais estes dominios están orientados dun mesmo xeito, fornecendo un momento resultante non nulo. O imán sempre presenta un polo norte e un polo sur, aínda que rompa cada anaco manterá os dous polos evidenciando de novo o feito de que as liñas de campo son sempre pechadas: saen do polo norte e entran de novo polo polo sur (ver a figura).

Dun punto de vista do magnetismo, os materiais pódense clasificar en:

• Paramagnéticos
• Diamagnéticos
• Ferromagnéticos
• Ferrimagnético
• Antiferromagnético

Isto segundo o comportamento que presenta a súa susceptibilidade magnética.

Unidades de medida

A principal característica da potencia do campo magnético é o vector de indución magnética . Dependendo do medio introdúcese como o vector do campo magnético .

As dimensións e unidades de medida das magnitudes magnéticas empredas no Sistema Internacional de Unidades son:

• c velocidade da luz (constante)
• M unidade de masa
• L unidade de lonxitude
• T unidade de tempo
• I corrente eléctrica

Unidades electromagnéticas do SI
Símbolo	Nome da cantidade	Unidades Derivadas	Conversión de Internacional a SI
I	Corrente eléctrica	ampere (unidade báse do SI)	$\mathrm {A=C\ s^{-1}}$
q	Carga eléctrica	culombio	$\mathrm {C=A\ s}$
$U,\ \Delta V,\ \Delta \phi ,\ \mathrm {E}$	Diferenza de potencial; Forza electromotiva	volt	$\mathrm {V=J\ C^{-1}=kg\ A^{-1}m^{2}s^{-3}}$
$R;\ \mathrm {Z} ;\ \mathrm {X}$	Resistencia eléctrica ; Impedancia; Reactancia	ohm	$\mathrm {\Omega =V\ A^{-1}=kg\ m^{2}\ A^{-2}s^{-3}}$
$\ \rho$	Resistividade	ohm metro	$\mathrm {\Omega \ m=kg\ A^{-2}m^{3}s^{-3}}$
$\ \mathrm {P}$	Potencia eléctrica	watt	$\mathrm {W=V\ A=kg\ m^{2}s^{-3}}$
$\ C$	Capacitancia	faradio	$\mathrm {F=C\ V^{-1}=A^{2}kg^{-1}m^{-2}s^{4}}$
$\mathbf {\mathrm {E} }$	Campo eléctrico	voltio por metro	$\mathrm {V\ m^{-1}=C^{-1}N=kg\ A^{-1}m\ s^{-3}}$
$\mathbf {D}$	Desplazamento do campo eléctrico	Coulomb por metro cadrado	$\mathrm {C\ m^{-2}=A\ m^{-2}s}$
$\varepsilon$	Permisividade	faradio por metro	$\mathrm {F\ m^{-1}=A^{2}kg^{-1}m^{-3}s^{4}}$
$\!\chi _{e}$	Susceptibilidade eléctrica	Sen dimensións
$\mathrm {B} ;\ G;\ \Upsilon$	Condutancia; Admitancia; Susceptancia	siemens	$\ \mathrm {S=\Omega ^{-1}=kg^{-1}A^{2}m^{-2}s^{3}}$
$\gamma ,\ \kappa ,\ \sigma$	Condutividade eléctrica	siemens por metro	$\mathrm {S\ m^{-1}=A^{2}kg^{-1}m^{-3}s^{3}}$
$\ \mathbf {B}$	Campo magnético, Indución magnética	tesla	$\mathrm {T=Wb\ m^{-2}=kg\ A^{-1}s^{-2}}$
$\ \Phi$	Fluxo magnético	weber	$\mathrm {Wb=V\ s=kg\ A^{-1}m^{2}s^{-2}}$
$\mathbf {H}$	Forza do campo magnético	ampere por metro	$\mathrm {A\ m^{-1}}$
$L,\ \mathrm {M}$	Indutancia	henry	$\mathrm {H=Wb\ A^{-1}=V\ A^{-1}s=kg\ A^{-2}m^{2}s^{-2}}$
$\ \mu$	Permeabilidade electromagnética	henry por metro	$\mathrm {Hm^{-1}=kg\ A^{-2}m\ s^{-2}}$
$\ \chi$	Susceeptibilidade Magnética	Adimensional

Véxase tamén

Outros artigos

• Momento dipolar magnético
• Indución magnética
• Imán

Ligazóns externas

• Tendencias científicas. "La fuerza del campo magnético terrestre ha diminuido un 10 % en los últimos 160 años" (en castelán)