Breve Introducción A Los Campos Magnéticos

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Breve introducción al estudio de campos magnéticos

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Breve introducción al estudio de campos magnéticos

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Desde la antigüedad se conocen el magnetismo; los griegos se encontraron que ciertos minerales que se atraíanunos a otros y a minerales de hierro. En el s. XII se sabía que si se colocaba un trozo en forma de aguja hecho de magnetita, este se alinearía, apuntando al norte.
En electrostática, la relación entre las cargas eléctricas y el campo se puede representar así:
Carga eléctrica campo eléctricocarga eléctrica
Significando que las cargas eléctricas producen un campo que interactúa con otras cargas através de fuerzas, sin embargo en el caso magnético, no se han encontrado “cargas magnéticas aisladas” o monopolos magnéticos, nos vemos forzados a representar las interacciones magnéticas de la siguiente manera:
Carga eléctrica en movimiento campo magnéticocarga eléctrica en movimiento
Las cargas eléctricas en movimiento generan campos magnéticos que ejercen una fuerza (nombrada fuerzamagnética) sobre estas cargas.
En el experimento mencionado anteriormente, el polo norte de la brújula se alinea con el polo sur magnético de la tierra cerca del norte geográfico. Este comportamiento se aprecia de igual, en las interacciones entre imanes, por lo que podemos enunciar la siguiente regla.
“Los polos iguales se atraen y los polos distintos se repelen”
Una vez descrito esto, podemosempezar a definir la fuerza magnética. Diseñamos el siguiente experimento:
Tenemos una fuente de campo magnético (como un imán de barra), en seguida escogemos un punto P cerca de la fuente de campo magnético, además suponemos que poseemos un dispositivo para lanzar cargas eléctricas a través del punto P a diferentes velocidades. De dicho experimento obtenemos las siguientes observaciones:
1.Observamos que la fuerza magnética siempre actúa perpendicular al vector velocidad de las partículas.
2. Existe una dirección de la velocidad respecto de la fuente de campo magnético en la que la fuerza magnética es cero, cuando la velocidad es perpendicular a dicha dirección la magnitud de la fuerza magnética es máxima.
3. Existe una proporción directa entre la magnitud de la velocidad y lamagnitud de la fuerza magnética.
4. También observamos que la fuerza magnética se comporta de manera directamente proporcional a la carga de prueba.
El campo magnético B tiene la dirección que tiene el vector velocidad cuando la fuerza magnética vale cero, y la magnitud de este depende de la magnitud máxima de la fuerza magnética:
B=FB,maxqv Ecuación 1
Para cualquier ángulo la formulaanterior queda:
FB=qvBsenϕ Ecuación 2
Donde φ es el ángulo más pequeño entre la velocidad v y el campo B. debido a que FB, v y B son vectores la ecuación 2 queda escrita como:
FB=qv×B Ecuación 3
Debido a que la expresión contiene un producto vectorial, el vector fuerza siempre será perpendicular, tanto al vector velocidad como al vector campo magnético; otra conclusión importante es quecuando la velocidad y el campo magnético son paralelos (o antiparalelos) la fuerza vale cero, y es máxima cuando ambos son perpendiculares. Otra importante observación es que la fuerza magnética no puede afectar la magnitud de la velocidad, sino solo su dirección, como consecuencia directa de que son perpendiculares. A su vez, siendo perpendiculares la fuerza magnética no puede ejercer un trabajosobre la partícula, debido a esto un campo magnético constante no puede modificar la energía cinética de una particular.
La unidad de B en el SI es la tesla (abreviado T), y se define:
1 tesla=1newtoncoulomb·metrosegundo=newtonampere·metro
Es requerido definir el campo magnético de una manera más precisa; esto lo podemos lograr a partir del hecho de que una partícula cargada eléctricamente...