campos y fuerzas magnéticas

interacción de un campo magnético con una carga

¿cómo interactúa el campo magnético con un objeto cargado? Si la carga está en reposo, no hay interacción. Sin embargo, si la carga se mueve, se somete a una fuerza cuyo tamaño aumenta en proporción directa con la velocidad de la carga. La fuerza tiene una dirección perpendicular tanto a la dirección del movimiento de la carga como a la dirección del campo magnético., Hay dos posibles direcciones exactamente opuestas para tal fuerza para una dirección dada de movimiento. Esta aparente ambigüedad se resuelve por el hecho de que una de las dos direcciones se aplica a la fuerza en una carga positiva en movimiento, mientras que la otra dirección se aplica a la fuerza en una carga negativa en movimiento. La figura 3 ilustra las direcciones de la fuerza magnética en cargas positivas y en cargas negativas a medida que se mueven en un campo magnético que es perpendicular al movimiento.,

dependiendo de la orientación inicial de la velocidad de la partícula al campo magnético, las cargas que tienen una velocidad constante en un campo magnético uniforme seguirán una trayectoria circular o helicoidal.,

Las corrientes eléctricas en los cables no son la única fuente de campos magnéticos. Los minerales naturales exhiben propiedades magnéticas y tienen campos magnéticos. Estos campos magnéticos resultan del movimiento de electrones en los átomos del material. También resultan de una propiedad de los electrones llamada momento dipolar magnético, que está relacionada con el espín intrínseco de electrones individuales. En la mayoría de los materiales, se observa poco o ningún campo fuera de la materia debido a la orientación aleatoria de los diversos átomos constituyentes., En algunos materiales como el hierro, sin embargo, los átomos dentro de ciertas distancias tienden a alinearse en una dirección particular.

Los imanes tienen numerosas aplicaciones, que van desde su uso como juguetes y soportes de papel en refrigeradores domésticos hasta componentes esenciales en generadores eléctricos y máquinas que pueden acelerar las partículas a velocidades cercanas a la de la luz. La aplicación práctica del magnetismo en la tecnología se mejora enormemente mediante el uso de hierro y otros materiales ferromagnéticos con corrientes eléctricas en dispositivos como motores., Estos materiales amplifican el campo magnético producido por las corrientes y por lo tanto crean campos más poderosos.

mientras que los efectos eléctricos y magnéticos están bien separados en muchos fenómenos y aplicaciones, se acoplan estrechamente cuando hay fluctuaciones rápidas de tiempo. La Ley de inducción de Faraday describe cómo un campo magnético variable en el tiempo produce un campo eléctrico. Las aplicaciones prácticas importantes incluyen el generador eléctrico y el transformador. En un generador, el movimiento físico de un campo magnético produce electricidad para poder., En un transformador, la energía eléctrica se convierte de un nivel de voltaje a otro por el campo magnético de un circuito que induce una corriente eléctrica en otro circuito.

la existencia de ondas electromagnéticas depende de la interacción entre los campos eléctricos y magnéticos. Maxwell postuló que un campo eléctrico variable en el tiempo produce un campo magnético. Su teoría predijo la existencia de ondas electromagnéticas en las que cada campo variable en el tiempo produce el otro campo., Por ejemplo, las ondas de radio son generadas por circuitos electrónicos conocidos como osciladores que hacen que las corrientes oscilantes fluyan rápidamente en las antenas; el campo magnético que varía rápidamente tiene asociado un campo eléctrico variable. El resultado es la emisión de ondas de radio al espacio (ver radiación electromagnética: generación de radiación electromagnética).

muchos dispositivos electromagnéticos pueden ser descritos por circuitos que consisten en conductores y otros elementos. Estos circuitos pueden operar con un flujo constante de corriente, como en una linterna, o con corrientes que varían en el tiempo., Los elementos importantes en los circuitos incluyen fuentes de energía llamadas fuerzas electromotrices; resistencias, que controlan el flujo de corriente para un voltaje dado; condensadores, que almacenan carga y energía temporalmente; e inductores, que también almacenan energía eléctrica por un tiempo limitado. Los circuitos con estos elementos se pueden describir enteramente con álgebra. (Para elementos de circuito más complicados como transistores, vea dispositivo semiconductor y circuito integrado).,

dos magnitudes matemáticas asociadas con campos vectoriales, como el campo eléctrico E y el campo magnético B, son útiles para describir fenómenos electromagnéticos. Son el flujo de tal campo a través de una superficie y la línea integral del campo a lo largo de un camino. El flujo de un campo a través de una superficie mide cuánto del campo penetra a través de la superficie; para cada sección pequeña de la superficie, el flujo es proporcional al área de esa sección y depende también de la orientación relativa de la sección y el campo., La recta integral de un campo a lo largo de un trazado mide el grado en que el campo está alineado con el trazado; para cada sección pequeña del trazado, es proporcional a la longitud de esa sección y también depende de la alineación del campo con esa sección del trazado. Cuando el campo es perpendicular a la trayectoria, no hay contribución a la integral de línea. Los flujos de E y B a través de una superficie y las integrales de línea de estos campos a lo largo de un camino juegan un papel importante en la teoría electromagnética., Como ejemplos, el flujo del campo eléctrico E a través de una superficie cerrada mide la cantidad de carga contenida dentro de la superficie; el flujo del campo magnético B a través de una superficie cerrada es siempre cero porque no hay monopolos magnéticos (cargas magnéticas que consisten en un solo polo) que actúen como fuentes del campo magnético de la manera en que la carga es una fuente del campo eléctrico.