La ciencia de las líneas de campo magnético

Un campo magnético rodea cualquier carga eléctrica en movimiento. El campo magnético es continuo e invisible, pero su fuerza y ​​orientación pueden estar representadas por líneas de campo magnético. Idealmente, las líneas de campo magnético o las líneas de flujo magnético muestran la fuerza y ​​orientación de un campo magnético. La representación es útil porque brinda a las personas una forma de ver una fuerza invisible y porque las leyes matemáticas de la física acomodan fácilmente el "número" o la densidad de las líneas de campo..

• Las líneas de campo magnético son una representación visual de las líneas invisibles de fuerza en un campo magnético..
• Por convención, las líneas trazan la fuerza del polo norte al sur de un imán.
• La distancia entre las líneas indica la fuerza relativa del campo magnético. Cuanto más cerca están las líneas, más fuerte es el campo magnético..
• Se pueden utilizar limaduras de hierro y una brújula para trazar la forma, la fuerza y ​​la dirección de las líneas de campo magnético..

Un campo magnético es un vector, lo que significa que tiene magnitud y dirección. Si la corriente eléctrica fluye en línea recta, la regla de la derecha muestra la dirección en la que las líneas invisibles del campo magnético fluyen alrededor de un cable. Si imagina agarrar el cable con la mano derecha con el pulgar apuntando en la dirección de la corriente, el campo magnético se desplaza en la dirección de los dedos alrededor del cable. Pero, ¿qué sucede si no conoce la dirección de la corriente o simplemente desea visualizar un campo magnético??

Cómo ver un campo magnético

Como el aire, un campo magnético es invisible. Puede ver el viento indirectamente lanzando pequeños trozos de papel al aire. Del mismo modo, colocar trozos de material magnético en un campo magnético le permite trazar su camino. Los métodos fáciles incluyen:

Usar una brújula

Un grupo de brújulas puede mostrar las direcciones de las líneas de campo magnético. Maciej Frolow / Getty Images

Agitando una sola brújula alrededor de un campo magnético muestra la dirección de las líneas de campo. Para mapear realmente el campo magnético, colocar muchas brújulas indica la dirección del campo magnético en cualquier punto. Para dibujar líneas de campo magnético, conecte los "puntos" de la brújula. La ventaja de este método es que muestra la dirección de las líneas de campo magnético. La desventaja es que no indica la intensidad del campo magnético..

Use limaduras de hierro o arena de magnetita

El hierro es ferromagnético. Esto significa que se alinea a lo largo de las líneas del campo magnético, formando pequeños imanes con los polos norte y sur. Pequeños trozos de hierro, como las limaduras de hierro, se alinean para formar un mapa detallado de líneas de campo porque el polo norte de una pieza se orienta para repeler el polo norte de otra pieza y atraer su polo sur. Pero, no puede simplemente rociar las presentaciones en un imán porque se sienten atraídas por él y se adhieren a él en lugar de rastrear el campo magnético.

Para resolver este problema, las limaduras de hierro se rocían sobre papel o plástico sobre un campo magnético. Una técnica utilizada para dispersar las presentaciones es rociarlas sobre la superficie desde una altura de unas pocas pulgadas. Se pueden agregar más archivos para que las líneas de campo sean más claras, pero solo hasta cierto punto.

Las alternativas a las limaduras de hierro incluyen gránulos de BB de acero, limaduras de hierro estañado (que no se oxidan), pequeños clips de papel, grapas o arena de magnetita. La ventaja de usar partículas de hierro, acero o magnetita es que las partículas forman un mapa detallado de líneas de campo magnético. El mapa también da una indicación aproximada de la intensidad del campo magnético. Las líneas densas y muy espaciadas ocurren donde el campo es más fuerte, mientras que las líneas dispersas y muy separadas muestran dónde es más débil. La desventaja de usar limaduras de hierro es que no hay indicios de orientación del campo magnético. La forma más fácil de superar esto es usar una brújula junto con limaduras de hierro para mapear tanto la orientación como la dirección.

Prueba la película de visualización magnética

La película de visualización magnética es un plástico flexible que contiene burbujas de fluido con pequeñas varillas magnéticas. Las películas aparecen más oscuras o más claras según la orientación de las varillas en un campo magnético. La película de visualización magnética funciona mejor mapeando geometría magnética compleja, como la producida por un imán de refrigerador plano.

Líneas de campo magnético natural

Las líneas en la aurora siguen las líneas del campo magnético de la Tierra. Oscar Bjarnason / Getty Images

Las líneas de campo magnético también aparecen en la naturaleza. Durante un eclipse solar total, las líneas en la corona trazan el campo magnético del Sol. De vuelta en la Tierra, las líneas en una aurora indican el camino del campo magnético del planeta. En ambos casos, las líneas visibles son corrientes brillantes de partículas cargadas..

Reglas de línea de campo magnético

Usando líneas de campo magnético para construir un mapa, se hacen evidentes algunas reglas:

1. Las líneas del campo magnético nunca se cruzan..
2. Las líneas de campo magnético son continuas. Forman bucles cerrados que continúan a través de un material magnético..
3. Las líneas del campo magnético se agrupan donde el campo magnético es más fuerte. En otras palabras, la densidad de las líneas de campo indica la intensidad del campo magnético. Si las líneas de campo alrededor de un imán están mapeadas, su campo magnético más fuerte está en cualquier polo.
4. A menos que el campo magnético se mapee usando una brújula, la dirección del campo magnético puede ser desconocida. Por convención, la dirección se indica dibujando puntas de flecha a lo largo de líneas de campo magnético. En cualquier campo magnético, las líneas siempre fluyen del polo norte al polo sur. Los nombres "norte" y "sur" son históricos y pueden no tener relación con la orientación geográfica del campo magnético.

Fuente

• Durney, Carl H. y Curtis C. Johnson (1969). Introducción a la electromagnetismo moderna. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-018388-9.
• Griffiths, David J. (2017). Introducción a la electrodinámica. (4a ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge. ISBN 9781108357142.
• Newton, Henry Black y Harvey N. Davis (1913). Fisica practica. The MacMillan Co., EE. UU..
• Tipler, Paul (2004). Física para científicos e ingenieros: electricidad, magnetismo, luz y física moderna elemental (5ª ed.). W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-0810-0.