Resumen Electromagnetismo

Electromagnetismo: Magnetismo
1. Introducción
La interacción magnética es otro tipo de interacción que se observa en la naturaleza. Hace más de 2000 años el hombre observó que existían ciertos minerales que tenían la propiedad de atraer pequeños trozos de hierro. Esta propiedad física no estaba relacionada con la interacción gravitatoria y, aparentemente, tampoco con la interacción eléctrica.Se le dio el nombre de magnetismo. Un cuerpo magnetizado se conoce como un imán. De hecho, la misma Tierra es un imán inmenso. Un objeto magnetizado es una fuente de campo magnético B . Las agujas imantadas se orientan en la dirección del campo magnético producido por el objeto magnético, tal y como se puede observar en la siguiente figura:

Figura 1. Campo magnético producido por un objetomagnético (imán).

Un objeto imantado consiste en dos polos, los cuales son designados como Norte (N) y Sur (S). Los campos magnéticos son más fuertes en los polos magnéticos. Las líneas de campo magnético dejan el polo Norte y se adentran en el polo Sur. Experimentalmente se observa que cuando se colocan dos imanes uno cerca de otro, los polos se repelen si son del mismo signo y se atraen si son dediferente signo tal y como se indica en la siguiente figura:

Figura 2. Atracción y repulsión de imanes en función de los polos que se enfrentan.

Es importante destacar que mientras que las cargas eléctricas pueden estar aisladas, es decir se pueden aislar cargas positivas y negativas, los dos polos magnéticos siempre aparecen por pares. Cuando se rompe un imán, se obtienen dos nuevos imanes,cada uno con un polo norte y sur. Los llamados “monopolos magnéticos” no se han podido aislar aunque son objeto de estudio todavía. Sin embargo, la noción de monopolo magnético no es necesaria para describir el magnetismo.

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Figura 3. La existencia de monopolos magnéticos aislados no ha podido demostrarse.

Fue en el siglo XIX cuando se estableció la relación entre la interaccióneléctrica y la magnética. Hans Christian Oersted demostró en el invierno de 1819-1820 que una corriente eléctrica influye sobre la orientación de una brújula. Este experimento desencadenó una serie de estudios liderados por Ampère y Faraday, entre otros, que sirvieron de base para la teoría moderna del magnetismo, en la que se establece que la fuente fundamental del campo magnético es una corrienteeléctrica. Así pues, las cargas en movimiento producen campos magnéticos que, a su vez, ejercen una fuerza sobre las cargas en movimiento. Finalmente, hacia 1860 James Clerk Maxwell desarrolló una teoría completa de la electricidad y el magnetismo, demostrando que las interacciones magnética y eléctrica están íntimamente ligadas y no son más que aspectos diferentes de una propiedad de la materia: lascargas eléctricas. Estas interacciones se consideran conjuntamente bajo la denominación de interacción electromagnética. En 1888, esta teoría fue espectacularmente corroborada por medio de la demostración de Hertz de la existencia de las ondas electromagnéticas.

2. Fuerza magnética sobre una carga en movimiento
Para definir el campo magnético en un punto, consideraremos en primer lugar el casosencillo de una partícula de carga q que se mueve con una velocidad v en el seno de un campo magnético B y analizaremos la fuerza que ésta experimenta. Experimentalmente se observa que: 1. La magnitud de la fuerza magnética FB ejercida sobre la partícula es proporcional a q , al módulo de v y al módulo de B . 2. La fuerza magnética FB se anula cuando v y B son paralelos. Sin embargo, cuando v formaun ángulo θ con B , la dirección de FB es perpendicular al plano formado por v y B , y la magnitud de FB es proporcional a sin θ. 3. Cuando el signo de la carga de la partícula pasa de positiva a negativa (o viceversa), la dirección de la fuerza magnética también cambia de signo. De las observaciones anteriores se concluye que la fuerza que experimenta la carga en movimiento viene dada por la...