El ser humano ha utilizado el magnetismo y el campo magnético desde la antigüedad. Existen evidencias históricas del uso de imanes en la Antigua Grecia. Estos imanes eran piedras que atraían sustancias como el hierro o el níquel procedentes de la región de Magnesia.
Más tarde en la historia los navegantes utilizaron el campo magnético de la Tierra para ubicarse en el mar.
¿Qué es el campo magnético?
El campo magnético y el campo eléctrico están muy relacionados, tanto que la fuerza magnética y la fuerza eléctrica, que nosotros estudiamos por separado, son en realidad dos visiones de una misma, la fuerza electromagnética. Esta fuerza es una de las cuatro fuerzas fundamentales que conocemos en el universo.
El campo eléctrico se genera cuando en un punto del espacio hay una carga o una distribución de cargas estáticas, es decir, que no se mueven. Esta situación es realmente complicada, dado que los transportadores de carga que conocemos en la física a día de hoy son los protones (carga positiva) y los electrones (carga negativa). Los protones están situados en el núcleo de los átomos en un movimiento continuo y los electrones son una movida muy rara que vamos a ver en los temas de física moderna al final del curso, pero te aseguro que estar quietos es de sus últimas opciones si pudieran elegir.
Como hemos visto, los protones y los electrones nunca están quietos, por lo que estudiar el campo eléctrico sin considerar el movimiento de las cargas es un estudio incompleto. Cuando analizamos las cargas en movimiento estamos analizando el campo magnético. Cuando una carga está en movimiento, esta genera un campo magnético.
Durante siglos, los seres humanos utilizaron el campo magnético sin ser realmente conscientes de lo que era. Los imanes y las brújulas son un buen ejemplo de ello.
Imanes.
El ser humano conoce los imanes desde la Antigua Grecia, donde descubrieron que un tipo de mineral, llamado magnetita, atraía metales como el hierro. Este mineral es un imán natural.
Tras muchos años de estudio de estas sustancias que atraen ciertas sustancias se observó:
- Los imanes tienen dos polos. Estos polos se denominan generalmente como polo norte y polo sur del imán.
- Si se divide un imán en dos se generan otros dos imanes con sus dos polos cada uno. A día de hoy no se han descubierto sustancias que tengan un solo polo (monopolos magnéti- cos), ya sea norte o sur. Esto se puede ver en la primera imagen.
- Cuando se acerca un imán a una sustancia que se ve atraída por dicho imán, este imán genera en la sustancia a la que atrae dos polos como los del imán pero contrarios tal y como se puede ver en la segunda imagen.
Tipos de imanes.
Podemos clasificar los imanes en:
- Imanes naturales. Los imanes naturales son sustancias que encontramos en la naturaleza que generan campos magnéticos. Un ejemplo de este tipo de sustancias es la magnetita.
- Imanes artificiales. Los imanes artificiales son aquellas sustancias o dispositivos capaces de crear un campo magnético sin ser ellos los causantes directos de este campo magnético.
- Inducidos por otro imán. Cuando acercamos un imán a una sustancia que se ve atraída por este imán se genera otro imán de polos opuestos como se ve en la FOTO 2 de arriba.
- Inducidos por corrientes. Cuando una corriente atraviesa un cable se genera un campo magnético a través del cable.
Brújulas y campo magnético terrestre.
Las brújulas son una herramienta que durante siglos se ha utilizado para orientar al ser humano en la Tierra. Esta herramienta consiste en una aguja imantada que se posiciona hacia el norte o el sur dependiendo del tipo de brújula.
Históricamente hablando, las brújulas tienen su origen en el continente asiático, donde las agujas señalaban al sur. Se cree que en Europa se produjo un desarrollo alternativo a las brújulas asiáticas dado que las brújulas europeas señalan al norte.
Las brújulas señalan al norte o al sur debido al campo magnético terrestre. El campo magnético terrestre se genera por el movimiento de iones (átomos con cargas) que se mueven constantemente en el núcleo de la Tierra, generando los polos que conocemos como magnéticos.
Los polos magnéticos no son los polos geográficos. En este momento de la historia de la Tierra ambos polos están muy cercanos el uno del otro, pero en otras épocas estuvieron incluso intercambiados, es decir, el sur magnético era el norte geográfico y viceversa. Esto último se sabe gracias a la orientación que tienen las sustancias magnéticas en la corteza oceánica que se ha ido generando, por ejemplo, en el océano Atlántico. Este océano se hace cada vez más grande, por lo que se está creando corteza continuamente y al crearse continuamente se puede ver como se orientan las sustancias magnéticas en función de los polos magnéticos.
El campo magnético terrestre es una de las defensas que tiene la Tierra frente al universo. El Sol por ejemplo genera enormes explosiones nucleares en las que lanza hacia el exterior un gran cantidad de partículas que, de llegar a la superficie de la Tierra, exterminarían la vida. Es el campo magnético terrestre el que atrapa estas partículas y las lleva hacia sus polos magnéticos, generando fenómenos como las auroras boreales y australes.
Experiencia de Oersted.
Hans Christian Oersted fue un profesor de la universidad de Copenhague que descubrió por casualidad la relación entre la electricidad y el magnetismo. En uno de sus experimentos en clase en el que hacía pasar una intensidad de corriente por un cable vio que una brújula, que tenía por casualidad en la mesa del experimento, que esta se desviaba al hacer pasar dicha corriente por el hilo. Tras este descubrimiento se repitió el experimento en múltiples ocasiones de donde se observaron los siguientes puntos:
- Una corriente eléctrica genera un campo magnético.
- El campo magnético generado generado es directamente proporcional a la intensidad que se hace pasar por el hilo.
- El campo magnético generado es inversamente proporcional a la distancia a la que se estudia dicho campo.
- Se aprecia que el campo magnético es tangente a circunferencias concéntricas cuyo centro es el hilo.
Líneas de campo magnético.
Tras la experiencia de Oersted se produjo una revolución en el estudio de los campos magnéticos. Se empezaron a estudiar en profundidad los campos generados tanto por imanes como por hilos por lo que circulaba una intensidad de corriente.
En el estudio de los campos magnéticos generados por imanes, Michael Faraday realizó el primer boceto del campo magnético generado por estas sustancias realizando el siguiente experimento. Este consistía en colocar un imán debajo de una superficie delgada y plana sobre la que dejaba caer desde cierta altura polvo de limadura de hierro. Estas limaduras se colocaban de una forma determinada en lo que es el campo magnético que genera un imán.
Por otro lado, en el estudio del campo magnético generado por un hilo a través del cuál circula una corriente, se realizó otro experimento muy similar al anterior con limaduras de hierro pero colocando el hilo perpendicular a la superficie plana sobre la que dejar caer estas limaduras.
