Magnetismo
El magnetismo es el fenómeno físico por el que imanes y cargas en movimiento generan campos que ejercen fuerzas de atracción o repulsión.
El magnetismo es el fenómeno físico por el que ciertos materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros y por el que las cargas eléctricas en movimiento generan y sienten campos magnéticos. Es una de las manifestaciones del electromagnetismo, una de las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza.
¿Qué es el magnetismo?
El nombre procede de Magnesia, una región de Tesalia (Grecia) donde se encontraba la magnetita, un óxido de hierro (Fe₃O₄) que atrae el hierro de forma natural. Esa piedra se conoce desde la Antigüedad y ya Tales de Mileto la mencionaba. Los chinos la usaron para construir las primeras brújulas hacia el siglo XI.
La causa microscópica del magnetismo está en los electrones. Cada electrón se comporta como un pequeño imán por dos razones: su movimiento en torno al núcleo y una propiedad cuántica llamada espín. En la mayoría de los materiales estos pequeños efectos se cancelan; en otros, como el hierro, se alinean y se refuerzan, y el cuerpo se comporta como un imán.
Polos y campo magnético
Todo imán tiene dos polos, norte y sur. Los polos opuestos se atraen y los iguales se repelen. Si se parte un imán en dos, no se obtienen polos aislados, sino dos imanes más pequeños, cada uno con su norte y su sur: no se han observado monopolos magnéticos. La región del espacio donde se manifiestan las fuerzas magnéticas se describe mediante el campo magnético B, que se mide en teslas (T) y cuyas líneas de campo siempre forman curvas cerradas: salen del polo norte y entran por el sur.
La propia Tierra se comporta como un gran imán: su campo en superficie es de unos 25 a 65 µT, y la brújula se alinea con él.
Fórmulas básicas
Sobre una carga q que se mueve con velocidad v en un campo B actúa la fuerza de Lorentz magnética, perpendicular tanto a v como a B. Sobre un conductor recto de longitud L con corriente I:
| Magnitud | Símbolo | Unidad (SI) |
|---|---|---|
| Campo magnético (inducción) | B | tesla (T) |
| Flujo magnético | Φ | weber (Wb = T·m²) |
| Intensidad de campo | H | A/m |
| Fuerza | F | newton (N) |
Tipos de comportamiento magnético
- Ferromagnetismo: hierro, níquel y cobalto (y algunas aleaciones) se imantan con fuerza porque sus momentos magnéticos se alinean en dominios. Pierden esa propiedad por encima de la temperatura de Curie (770 °C para el hierro, unos 358 °C para el níquel).
- Paramagnetismo: materiales como el aluminio o el oxígeno son atraídos débilmente por un campo externo y no conservan la imantación.
- Diamagnetismo: el agua, el cobre o el grafito son repelidos muy débilmente por los campos magnéticos. Con campos extremadamente intensos incluso puede levitar una rana.
También se distingue entre imanes permanentes (conservan el magnetismo), temporales (solo mientras actúa un campo, como el hierro dulce) y electroimanes, formados por una bobina con corriente alrededor de un núcleo de hierro.
Relación con la electricidad
En 1820 Hans Christian Ørsted observó que una corriente eléctrica desvía la aguja de una brújula: las corrientes crean campos magnéticos. En 1831 Michael Faraday demostró lo inverso: un campo magnético variable genera una corriente (ley de Faraday). James Clerk Maxwell reunió estos resultados, hacia 1865, en cuatro ecuaciones que unifican electricidad, magnetismo y luz.
Aplicaciones
- Motores y generadores eléctricos, que están presentes en electrodomésticos, coches eléctricos y centrales.
- Transformadores y relés.
- Almacenamiento de datos: discos duros y bandas magnéticas.
- Medicina: resonancia magnética, con campos de 1,5 a 3 T en hospitales.
- Transporte: trenes de levitación magnética (maglev).
- Orientación: brújulas y sensores magnéticos de los teléfonos móviles.
- Física de partículas y fusión: imanes superconductores en aceleradores como el LHC y en reactores de fusión.
El magnetismo también almacena energía magnética en el campo, que se aprovecha en bobinas e inductores.
Ejercicios resueltos
1. Un cable de 0,20 m con 4,0 A está en un campo uniforme de 0,50 T, perpendicular a él. ¿Qué fuerza sufre?
F = B · I · L = 0,50 · 4,0 · 0,20 = 0,40 N.
2. Un protón (q = 1,6 × 10⁻¹⁹ C) se mueve a 1,0 × 10⁶ m/s perpendicular a un campo de 0,10 T. Calcula la fuerza.
F = q · v · B = 1,6 × 10⁻¹⁹ · 1,0 × 10⁶ · 0,10 = 1,6 × 10⁻¹⁴ N.
3. Una espira cuadrada de 0,10 m de lado está perpendicular a un campo de 0,30 T. ¿Cuánto vale el flujo?
Φ = B · S = 0,30 · (0,10)² = 3,0 × 10⁻³ Wb.
¿Qué es el magnetismo?
Es el fenómeno por el que los imanes y las cargas en movimiento crean campos que ejercen fuerzas sobre otros imanes, corrientes y cargas en movimiento.
¿Por qué el hierro es atraído por un imán?
Porque es ferromagnético: sus dominios magnéticos se orientan bajo el campo del imán y el hierro se convierte temporalmente en un imán, que es atraído.
¿Se pueden separar los polos de un imán?
No. Al partir un imán se obtienen imanes más pequeños con dos polos cada uno. Nunca se ha observado un monopolo magnético.
¿Cuál es la relación entre electricidad y magnetismo?
Una corriente eléctrica crea un campo magnético y un campo magnético variable genera una corriente. Ambos fenómenos son aspectos del electromagnetismo.
¿Qué es la temperatura de Curie?
Es la temperatura por encima de la cual un material ferromagnético pierde su imantación espontánea y se comporta como paramagnético. Para el hierro es de unos 770 °C.
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: campo eléctrico, electrón y corriente eléctrica.
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Equipo de Conceptualia. (2026). «Magnetismo». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/magnetismo/
