Campo magnético
El campo magnético es la región del espacio donde cargas en movimiento, corrientes e imanes experimentan fuerzas magnéticas, y se mide en teslas.
El campo magnético es la región del espacio en la que una carga eléctrica en movimiento, una corriente o un imán experimentan una fuerza de origen magnético. Se representa con el vector B, se mide en teslas (T) y es la base de fenómenos tan distintos como la brújula, los motores eléctricos, las auroras polares o la resonancia magnética.
¿Qué es el campo magnético?
Un campo magnético es una propiedad que adquiere el espacio alrededor de un imán, de una corriente eléctrica o de una partícula cargada en movimiento. No se ve ni se toca, pero se detecta por sus efectos: una aguja imantada se orienta, un cable con corriente se desvía y una carga en movimiento describe una trayectoria curva.
Su origen último es el movimiento de las cargas eléctricas. En un hilo conductor son los electrones que circulan; en un imán permanente, el espín y el movimiento orbital de los electrones de sus átomos, que se alinean de forma colectiva. En 1820, Hans Christian Ørsted comprobó que una corriente desviaba una brújula, y con ello unió por primera vez electricidad y magnetismo, algo que Maxwell formalizó décadas después dentro del electromagnetismo.
Líneas de campo
Para visualizarlo se dibujan líneas de campo. Son curvas imaginarias cuya tangente en cada punto indica la dirección de B, y cuya densidad indica su intensidad: donde están más juntas, el campo es más fuerte. Tienen dos propiedades esenciales:
- Fuera del imán salen del polo norte y entran por el polo sur; dentro del imán continúan del sur al norte, de modo que siempre son líneas cerradas.
- Nunca se cruzan, porque en cada punto el campo tiene una única dirección.
Que las líneas sean cerradas equivale a decir que no existen monopolos magnéticos aislados: si se parte un imán por la mitad, se obtienen dos imanes más pequeños, cada uno con su norte y su sur. Es la ley de Gauss del magnetismo: ∇·B = 0.
Fórmulas y unidades
La unidad del campo magnético en el Sistema Internacional es el tesla (T), equivalente a 1 N/(A·m). También se usa el gauss (G): 1 T = 10 000 G.
Es la fuerza de Lorentz magnética sobre una carga q que se mueve con velocidad v formando un ángulo θ con el campo. La fuerza es siempre perpendicular a v y a B, por lo que desvía la partícula pero no le cambia la rapidez.
Es la fuerza sobre un tramo de conductor de longitud L por el que circula una corriente I.
Es el campo creado por un hilo recto largo a una distancia r, con μ₀ = 4π × 10⁻⁷ T·m/A (permeabilidad magnética del vacío).
| Fuente | Campo aproximado |
|---|---|
| Campo magnético terrestre en superficie | 25 a 65 µT |
| Imán de nevera | unos 5 mT |
| Imán de neodimio | 0,2 a 1,4 T |
| Resonancia magnética clínica | 1,5 a 3 T |
Campo magnético terrestre
La Tierra se comporta, en primera aproximación, como un gran imán con un campo dipolar. Se origina por el movimiento del hierro líquido del núcleo externo, un mecanismo llamado geodinamo. Este campo forma la magnetosfera, que desvía buena parte del viento solar y protege la atmósfera. Cuando las partículas cargadas se canalizan hacia los polos, excitan los gases de la alta atmósfera y producen las auroras boreales y australes. Además, el campo ha invertido su polaridad muchas veces a lo largo de la historia geológica.
Aplicaciones
- Motores y generadores: un campo magnético y una corriente producen fuerza y giro; al revés, un conductor que se mueve en un campo genera tensión según la ley de Faraday.
- Transformadores: transfieren energía entre bobinas gracias a un campo magnético variable.
- Medicina: la resonancia magnética emplea campos intensos y ondas de radio para obtener imágenes del interior del cuerpo.
- Almacenamiento y transporte: cabezales de discos duros, altavoces y trenes de levitación magnética.
- Orientación: la brújula señala la dirección del campo terrestre.
Ejercicios resueltos
1. Un electrón (q = 1,6 × 10⁻¹⁹ C) entra con una velocidad de 2,0 × 10⁶ m/s perpendicular a un campo de 0,50 T. ¿Qué fuerza actúa sobre él?
Como θ = 90°, sen θ = 1: F = q·v·B = 1,6 × 10⁻¹⁹ · 2,0 × 10⁶ · 0,50 = 1,6 × 10⁻¹³ N.
2. Un cable de 0,20 m con una corriente de 5,0 A está en un campo uniforme de 0,40 T, perpendicular al cable. Calcula la fuerza sobre él.
F = I·L·B = 5,0 · 0,20 · 0,40 = 0,40 N.
3. ¿Qué campo crea un hilo recto con 10 A a 5,0 cm de distancia?
B = μ₀·I / (2π·r) = (4π × 10⁻⁷ · 10) / (2π · 0,05) = 4,0 × 10⁻⁵ T (40 µT), una magnitud comparable al campo terrestre.
¿Cuál es la diferencia entre campo magnético y campo eléctrico?
El campo eléctrico actúa sobre cualquier carga, esté quieta o en movimiento. El campo magnético solo ejerce fuerza sobre cargas en movimiento. Ambos son manifestaciones de un mismo campo electromagnético.
¿En qué unidad se mide el campo magnético?
En teslas (T) en el Sistema Internacional. El gauss (G) se usa a veces en geofísica: 1 T equivale a 10 000 G.
¿Puede un campo magnético realizar trabajo sobre una carga?
No. La fuerza magnética es perpendicular a la velocidad, así que cambia la dirección de la partícula pero no su energía cinética.
¿Por qué existen auroras boreales?
Porque partículas cargadas del viento solar son guiadas por el campo magnético terrestre hacia las regiones polares y chocan con los gases de la atmósfera, que emiten luz.
¿Todos los materiales responden a un campo magnético?
Todos lo hacen en algún grado, pero de forma muy distinta: los ferromagnéticos como el hierro lo hacen con fuerza, mientras que en otros materiales (paramagnéticos y diamagnéticos) el efecto es muy débil.
Referencias
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
- Griffiths, D. J. Introduction to Electrodynamics. Cambridge University Press.
Conceptos relacionados: magnetismo, campo eléctrico y corriente eléctrica.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2025). «Campo magnético». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/campo-magnetico/
