• Bondad
• Componentes de un imán

Campo magnético

Cuando se detectan fuerzas magnéticas, la causa es el llamado campo magnético. Como es invisible para el ser humano, se modela o describe mediante líneas de campo. Como un lenguaje, las líneas de campo dicen algo sobre el campo magnético: Si las líneas están más juntas, por ejemplo, el campo magnético es especialmente intenso. Las líneas de campo también tienen una dirección, simbolizada por flechas. Nos indican dónde se encuentran los polos norte y sur: Las líneas de campo siempre van del polo sur al polo norte fuera del imán y siempre son perpendiculares al material.

¿Cómo funciona un campo magnético?

Las fuerzas de un imán se transmiten a través del campo magnético. Si esparcimos polvo de hierro sobre un trozo de papel alrededor de un imán, éste se dispondrá a lo largo del campo magnético, formando estructuras directamente comparables a las líneas de campo. Además del lenguaje de modelización de las líneas de campo, hay varias magnitudes físicas que describen las propiedades de los imanes:

• Una es la energía electromagnética. Ésta se describe mediante la intensidad de campo magnético, de forma análoga a la intensidad de campo eléctrico.
  
• La energía magnética a su vez, puede describirse mediante el producto energético. La intensidad del campo magnético se incluye cuadráticamente en la fórmula de este producto energético. Como resultado, un imán con el doble de intensidad de campo ejerce cuatro veces más fuerza.

Los campos magnéticos son un tema especialmente importante en electrotecnia, ya que siempre están causados por cargas en movimiento. Por tanto, un simple hilo por el que circula una corriente ya está rodeado por un campo magnético. Como campo dipolar puro, en los campos magnéticos no hay polos magnéticos individuales. Esto queda claro por el hecho de que las líneas de campo siempre tienen una dirección: Partiendo de un imán, recorren un camino determinado y vuelven al imán. Sin embargo, no se detienen ahí. Las líneas de campo siguen recorriendo el interior del imán. Por lo tanto, fuera del imán, las líneas de campo siempre apuntan del polo sur al polo norte, pero dentro, del polo norte al polo sur.

¿Cómo se genera un campo magnético?

Existen dos posibilidades:

• Campo magnético homogéneo: se encuentra, por ejemplo, en el interior de un imán de herradura. Está generado por corrientes eléctricas. Ambas son igual de fuertes e igual de dirigidas..
• Campo magnético no homogéneo: si las líneas de campo no son paralelas, se habla de campo magnético irregular. Se encuentra, por ejemplo, en los imanes de barra.

Descripción de los campos magnéticos

En electrodinámica, las ecuaciones de Maxwell se utilizan para describir matemáticamente el campo magnético. Indican la dirección de las líneas de campo magnético y dicen algo sobre la densidad de las líneas de campo. Las ecuaciones de Maxwell sirven para calcular la dirección de una fuerza magnética y su intensidad. Los campos magnéticos no tienen fuentes ni sumideros; en cambio, las cargas eléctricas, por ejemplo, tienen fuentes. Esta descripción es básicamente otra descripción de un campo dipolar. Un campo magnético es también un campo de vórtices, porque los vórtices magnéticos son generados por ciertos materiales, campos eléctricos y corrientes eléctricas.

De acuerdo con el principio de superposición, las respectivas intensidades de campo se suman cuando se superponen muchos imanes pequeños. Esto significa que una determinada alineación de los muchos imanes elementales da lugar a una magnetización medible. En cambio, una disposición arbitraria de los imanes elementales da lugar a un campo magnético exterior no medible.

Cálculo de campos magnéticos

En física, el campo magnético se especifica en unidades de amperios por metro y se designa con la letra H - no con la letra B, que a su vez describe la densidad de flujo magnético y se mide en unidades de Gauss o Tesla. La siguiente relación se aplica al campo magnético:

µ denota la permeabilidad magnética de un material que está lleno por el campo magnético. Si, por ejemplo, una bobina portadora de corriente tiene un determinado campo magnético, éste se ve incrementado por un determinado material con una permeabilidad magnética µ por este factor:

• Para el aire µ es aproximadamente uno.
• Para el hierro, el valor puede ascender a miles.
• En cambio μ⁰ es la permeabilidad magnética del vacío.

La amplificación de un campo magnético por un material ferromagnético puede explicarse por el hecho de que los imanes elementales individuales se alinean con el campo magnético y también generan un campo magnético rectificado después de la alineación. La dependencia cuadrática entre la intensidad del campo magnético y la fuerza magnética explicada al principio se debe a la magnetización y la atracción. Por ejemplo, si un trozo de hierro ha sido magnetizado por un imán que es dos veces más fuerte que otro imán, el hierro estará dos veces más magnetizado, pero también dos veces más atraído por el imán. Esto significa que la energía magnética total es cuatro veces mayor con un imán dos veces más potente.

¿Cómo se apantalla un campo magnético?

El apantallamiento sólo es posible hasta cierto punto. Sin embargo, es posible redirigirlo. Los materiales que se magnetizan fácilmente son adecuados para ello, por ejemplo:

• hierro
• cobre

En cambio, los materiales que no tienen efecto magnético no funcionan.