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Campo magnético

Te explicamos qué es un campo magnético, cómo se produce y cuáles son sus características. Además te contamos sobre el campo magnético terrestre.

¿Qué es un campo magnético?

Un campo magnético es la representación matemática del modo en que las fuerzas magnéticas se distribuyen en el espacio que circunda a una fuente magnética. Esta fuente puede ser un imán, una carga en movimiento o una corriente eléctrica (muchas cargas en movimiento). Siempre que exista alguno de estos elementos, habrá un campo magnético a su alrededor, es decir, un campo de fuerzas magnéticas. Fuera de este campo no hay efectos magnéticos.

Una característica fundamental de los los campos magnéticos es que son dipolares: poseen un polo Norte y un polo Sur, a los que también se les dice polo positivo y polo negativo. A diferencia de los campos eléctricos que pueden generarse por cargas eléctricas (como un electrón), no existen “cargas magnéticas” que generen campos magnéticos. Los campos magnéticos siempre tienen asociados dos polos. Como consecuencia, las líneas del campo magnético son siempre cerradas, como en el caso del imán: salen del polo norte y llegan al polo sur.

Ver además: Campo gravitatorio

Origen de un campo magnético

Para que exista un campo magnético debe existir una fuente de energía magnética (como un imán), una carga en movimiento  o una corriente eléctrica. Estos elementos son los únicos capaces de crear un campo magnético y los únicos que pueden ser afectados por él.

Una carga eléctrica (como un electrón moviéndose en el espacio) genera a su alrededor un campo magnético que ejercerá una fuerza sobre otra carga en movimiento. Lo mismo sucede con las corrientes eléctricas.

El caso de los imanes es particular porque no hay cargas en movimiento involucradas, sino que estos materiales generan un campo magnético debido a ciertos fenómenos microscópicos de cierta complejidad.

Según lo describen la Ley de Ampère y las ecuaciones de Maxwell, campos magnéticos y campos eléctricos suelen existir juntos en la naturaleza. Ciertos cambios en el tiempo de un campo magnético producen campos eléctricos. Un buen ejemplo de la coexistencia de estos dos campos son las radiaciones electromagnéticas, como la luz.

La presencia de campos magnéticos puede comprobarse empleando un aparato conocido como magnetómetro.

Tipos de campo magnético

Los campos magnéticos se pueden clasificar de acuerdo a su fuente de creación:

  • Campos magnéticos provenientes de un imán. Los imanes son materiales que tienen la particularidad de poseer un campo magnético permanente, creado por lo que en física se conoce como el spin de los electrones (puede entenderse pensándolo como un giro sobre sí mismos). Por otro lado, hay metales que pueden “convertirse” en imanes cuando son magnetizados por medio de un campo magnético externo.
  • Campos magnéticos provenientes de corriente. Toda carga en movimiento produce un campo magnético. Por eso, una corriente eléctrica también produce un campo magnético. Por ejemplo: los electroimanes (como el de la figura superior) son dispositivos en los que por medio de una batería se hace circular corriente por un cable enrollado en un metal. Esta corriente genera un campo magnético a su alrededor que magnetiza el metal y generando otro campo magnético. Así, los electroimanes se utilizan para generar campos magnéticos variables ya que cambiando la corriente, cambia el campo magnético.

Dirección de un campo magnético

La dirección de un campo magnético se puede describir empleando líneas o vectores, encargados de señalar la dirección hacia donde apuntan las fuerzas magnéticas. En la figura de arriba se pueden ver claramente las líneas del campo magnético generado por el imán, que indican la dirección de la fuerza con la que el imán interactúa con las partículas metálicas.

El hecho de que el campo magnético posea dirección, implica que es un vector. Cualquier fuerza es una cantidad vectorial, es decir, representa una magnitud que posee una dirección y un sentido, como por ejemplo la velocidad. Como el campo magnético es proporcional a la fuerza magnética, entonces también es una cantidad vectorial. De hecho, resulta interesante notar que la fuerza magnética que siente una partícula en movimiento inmersa en un campo magnético es siempre perpendicular a la dirección de dicho campo y de su propia velocidad.

Campo magnético terrestre

Nuestro planeta posee un campo magnético natural, también llamado campo geomagnético. En el centro de la Tierra hay hierro fundido (por las altas temperaturas). Debido a la rotación terrestre, este líquido metálico está en constante movimiento, formando una corriente eléctrica (al moverse el metal, se mueven los electrones que lo componen). Esta corriente es la que produce el campo magnético terrestre que es tan intenso que escapa de la superficie de la Tierra.

El campo magnético terrestre cumple un rol importantísimo ya que desvía radiaciones muy peligrosas para los seres vivos provenientes del Sol. Sin el campo magnético terrestre, la atmósfera sería destruida por rayos cósmicos. Con este campo interactúan las brújulas que empleamos para la navegación: su aguja magnetizada se alinea siempre con el campo magnético terrestre indicando el norte. Además, muchos animales migratorios utilizan el campo magnético del planeta para orientarse y movilizarse siempre en las mismas direcciones durante períodos específicos del año.

Referencias