Magnetismo

Este elemento es una ampliación de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema. [aioseo_breadcrumbs] Nota: Consulte también Electromagnetismo.

Magnetismo

El magnetismo es el componente del electromagnetismo que incluye imanes, campos magnéticos y fuerzas magnéticas. El magnetismo abarca todos los fenómenos relacionados con el campo magnético y sus efectos sobre otras entidades. El magnetismo forma parte del electromagnetismo, que es una de las interacciones fundamentales del universo. Aunque el campo magnético es un componente inseparable del campo electromagnético, puede tratarse como independiente en algunas situaciones. El magnetismo implica la interacción de cuatro entidades básicas: corrientes eléctricas, momentos dipolares magnéticos intrínsecos, campos magnéticos y campos eléctricos. Una corriente eléctrica está formada por partículas cargadas eléctricamente que se mueven. Un momento dipolar magnético intrínseco es una propiedad innata de ciertas partículas fundamentales. Los conjuntos de corrientes eléctricas y partículas con momentos magnéticos intrínsecos se conocen como imanes.

Momentos magnéticos

Cualquier objeto que cree un campo magnético puede caracterizarse como un momento magnético. Un momento magnético es una configuración particular de polos magnéticos norte y sur. El momento magnético de un objeto determina el tipo y la intensidad del campo magnético que produce lo siguiente:

Monopolos magnéticos

Un monopolo magnético es un polo norte magnético único y aislado o un polo sur magnético único y aislado. Actualmente no hay pruebas de que los monopolos magnéticos existan. La cuestión de su existencia es uno de los grandes problemas no resueltos de la física. Véase también: Monopolos magnéticos; Física

Dipolos magnéticos

Un dipolo magnético es un polo norte magnético conectado inseparablemente a un polo sur magnético. Un momento dipolar magnético puede aparecer como una propiedad intrínseca de una partícula, como un electrón, o puede surgir de un simple bucle de corriente eléctrica, como en un átomo o en un cable en espiral. Un momento dipolar magnético actúa como un pequeño imán de barra. Además de su momento dipolar intrínseco, un electrón atómico también tiene un momento dipolar orbital que surge de su movimiento de circulación en el átomo. El momento dipolar total del electrón es la suma de su momento dipolar intrínseco y su momento dipolar orbital. Véase también: Átomo; Electrón

Cuadrupolos magnéticos y otros multipolos

Como consecuencia de que no hay monopolos magnéticos, los momentos magnéticos de orden superior deben ser colecciones de dipolos magnéticos. Esto significa que los tripolos magnéticos no existen. Un cuadrupolo magnético está formado por dos dipolos magnéticos antiparalelos. (Obsérvese que dos dipolos magnéticos paralelos actúan dominantemente como un solo dipolo). Un sextuple magnético está formado por tres dipolos magnéticos, y así sucesivamente.

Imanes

Un imán es un objeto macroscópico que crea un campo magnético y, por tanto, tiene un momento magnético. Aunque la mayoría de los imanes son dipolos, existen imanes de orden superior. Un imán contiene un conjunto de corrientes eléctricas, como las corrientes libres de un electroimán o las corrientes ligadas de un imán permanente. Los imanes también contienen momentos dipolares intrínsecos que pueden tratarse matemáticamente como corrientes ligadas. Los cuatro tipos de imanes son: imanes permanentes, imanes inducidos, electroimanes y electroimanes inducidos. Véase también: Imán

Campos magnéticos

Un campo magnético es un campo vectorial que se extiende por el espacio y puede interactuar con los objetos. La magnitud del vector del campo magnético en un punto del espacio especifica la intensidad del campo magnético en ese lugar. La direccionalidad del vector del campo magnético especifica la dirección a la que apuntaría una brújula magnética en ese lugar. El campo magnético puede representarse gráficamente mediante un diagrama de líneas de campo magnético.Entre las Líneas En dicho diagrama, las flechas de la línea de campo magnético trazan desde los polos norte a los polos sur fuera de los imanes y desde los polos sur a los polos norte dentro de los imanes. Las flechas lo hacen de tal manera que las líneas de campo magnético siempre forman bucles cerrados. Aunque el campo magnético es un componente inseparable del campo electromagnético, el campo magnético puede tratarse como independiente cuando es estático o cambia lentamente.

Efecto de las corrientes eléctricas

Las corrientes eléctricas siempre producen campos magnéticos.Entre las Líneas En los electroimanes y electroimanes inducidos, las corrientes se mueven libremente por un conductor.Entre las Líneas En los imanes permanentes y los imanes inducidos, las corrientes están ligadas a átomos y moléculas y consisten en electrones que circulan.Entre las Líneas En la década de 1820, científicos como los físicos franceses Jean-Baptiste Biot, Félix Savart y Andre-Marie Ampère determinaron cuantitativamente cómo las corrientes eléctricas producen campos magnéticos y ejercen fuerzas magnéticas. La ecuación diferencial que resume cómo una corriente produce un campo magnético se conoce como ley de Ampère. Cuando se convierte en una forma integral simplificada, la ley de Ampère se conoce como ley de Biot-Savart.

Efecto de los momentos intrínsecos

Los momentos intrínsecos, como el de un electrón, siempre producen campos magnéticos. Junto con las corrientes ligadas, los momentos intrínsecos contribuyen al campo magnético de los imanes permanentes y de los imanes inducidos. Debido a su dependencia del espín cuántico, un momento intrínseco puede tratarse matemáticamente como un pequeño bucle de corriente. Véase también: Espín (mecánica cuántica)

Efecto de los campos eléctricos cambiantes

Un campo eléctrico cambiante produce un campo magnético. Este principio se explica añadiendo un término matemático adicional a la ley de Ampère, ampliándola a la ley de Ampère-Maxwell.Entre las Líneas En la práctica, el campo magnético producido por un campo eléctrico cambiante suele ser insignificante. El papel más importante de este efecto es el de permitir que las ondas electromagnéticas existan y se autopropaguen.

Fuerzas magnéticas

El campo magnético ejerce una fuerza sobre las corrientes eléctricas, los momentos magnéticos intrínsecos y los imanes (que contienen conjuntos de corrientes y momentos magnéticos intrínsecos). Los momentos magnéticos intrínsecos pueden tratarse matemáticamente como pequeños bucles de corriente. Por lo tanto, todas las fuerzas magnéticas pueden expresarse como la interacción entre el campo magnético y las corrientes.

Fuerza magnética sobre una partícula cargada en movimiento

La ley de la fuerza magnética describe cómo un campo magnético B ejerce una fuerza F sobre una partícula cargada en movimiento. Esta ley forma parte de la ley de fuerza de Lorentz, que describe tanto las fuerzas eléctricas como las magnéticas. La ley de la fuerza magnética establece e implica que un campo magnético ejerce una fuerza sobre una partícula cargada sólo cuando la partícula está en movimiento. También muestra que la fuerza es mayor cuando el campo magnético es perpendicular a la dirección del movimiento de la partícula cargada, y no hay fuerza si el campo es paralelo a la dirección del movimiento.

La ley de la fuerza magnética establece además que la direccionalidad de la fuerza magnética es siempre lateral con respecto al movimiento de la partícula. Por tanto, la fuerza magnética sólo puede cambiar la dirección de la partícula, pero no puede acelerarla.Entre las Líneas En consecuencia, un campo magnético nunca puede realizar trabajo mecánico directamente. Para una partícula cargada que se mueve libremente en el espacio, la naturaleza lateral de la fuerza magnética hace que la partícula viaje a lo largo de una trayectoria helicoidal alrededor de las líneas del campo magnético. Este efecto puede utilizarse para atrapar magnéticamente partículas libres, como ocurre en la ionosfera terrestre y en los reactores de fusión nuclear.

Fuerza magnética entre imanes

Como todos los imanes contienen conjuntos de corrientes, los imanes ejercen fuerzas entre sí.Entre las Líneas En principio, la fuerza entre dos imanes puede calcularse mediante la ley de la fuerza magnética.Entre las Líneas En la práctica, sin embargo, estos cálculos son complicados. Para los imanes simples, se puede utilizar una regla más sencilla: Los opuestos se atraen y los afines se repelen. Esto significa que un polo norte magnético atrae a un polo sur magnético. También significa que dos polos norte se repelen y, del mismo modo, dos polos sur se repelen. La determinación de la ubicación de los polos de un imán inducido o electroimán implica reglas adicionales. La fuerza entre imanes es el principio de funcionamiento de los motores eléctricos y los altavoces.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Efectos del material

Por conveniencia matemática, el campo magnético total B suele separarse en la suma de dos campos magnéticos parciales: el campo magnetizante H y la magnetización M. Históricamente, estos campos se han denominado con muchos términos, como densidad de flujo, inducción magnética y polarización magnética. Los científicos modernos se refieren a estos campos por sus nombres literales para evitar confusiones. El campo H es el campo magnético asociado (véase qué es, su concepto jurídico; y también su definición como “associate” en derecho anglo-sajón, en inglés) a las corrientes libres; es decir, las corrientes en los conductores y en el espacio libre. El campo M es el campo magnético asociado (véase qué es, su concepto jurídico; y también su definición como “associate” en derecho anglo-sajón, en inglés) a las corrientes ligadas, es decir, las corrientes en los materiales magnetizados. Los tres tipos principales de materiales magnéticos son ferromagnéticos, paramagnéticos y diamagnéticos.

Ley de inducción de Faraday

Un campo magnético cambiante siempre produce un campo eléctrico asociado. Este campo eléctrico inducido es capaz de generar corrientes en los conductores. El físico y químico inglés Michael Faraday descubrió esta ley a mediados del siglo XIX, lo que le llevó a inventar el generador. La ley de Faraday es también el principio de funcionamiento de los transformadores, los electroimanes inducidos y los inductores.

Datos verificados por: Thompson

Recursos

Traducción al Inglés

Traducción al inglés de Magnetismo: Magnetism.

Véase También

Electromagnetismo, Carga eléctrica; Corriente eléctrica; Electromagnetismo; Interacciones fundamentales; Imán
Electricidad; Ecuaciones de Maxwell; Galaxia de la Vía Láctea; Electrodinámica cuántica; Mecánica cuántica.
Ionosfera; Fusión nuclear; Trampa de partículas
Onda electromagnética; Transmisión de ondas electromagnéticas
Ley de Ampère; Ley de Biot-Savart
Conductor (electricidad); Electroimán; Generador; Inductor; Transformador
Diamagnetismo; Ferromagnetismo; Paramagnetismo
Altavoz; Motor

Bibliografía

▷ Esperamos que haya sido de utilidad. Si conoces a alguien que pueda estar interesado en este tema, por favor comparte con él/ella este contenido. Es la mejor forma de ayudar al Proyecto Lawi.