Campo magnético: qué es, cómo funciona y ejemplos fáciles

Los campos magnéticos nos rodean todo el tiempo y desempeñan un papel fundamental en el mundo. Entre otros aspectos, influyen en las partículas cargadas, orientan los dispositivos y protegen al planeta de radiaciones nocivas. ¿Qué son y cómo actúan?

¿Qué es un campo magnético?

Un campo magnético puede definirse como una región del espacio donde se ejercen fuerzas magnéticas sobre materiales sensibles o cargas eléctricas en movimiento. Este campo solo afecta a las cargas en movimiento o a materiales magnéticos especiales.

Hay una estrecha relación entre magnetismo y electricidad. De hecho, son las dos caras del mismo fenómeno: el electromagnetismo. Los imanes permanentes tienen propiedades magnéticas de forma natural, pero cualquier corriente eléctrica también genera su propio campo magnético.

¿Cómo se genera un campo magnético?

Los campos magnéticos se generan de dos formas. La primera es a través de materiales magnéticos naturales como la magnetita, que no requieren energía externa. Estos son los clásicos imanes.

La segunda forma es mediante el movimiento de cargas eléctricas. Cuando la corriente eléctrica fluye por un cable, genera un campo magnético circular alrededor del conductor. Este principio se ve cuando se acerca una brújula a un cable con corriente y la aguja se desvía.

Líneas de campo magnético: cómo se representan

Para visualizar y estudiar los campos magnéticos se utilizan las líneas de campo. Son líneas imaginarias que tienen varias propiedades:

• Siempre forman bucles cerrados (no tienen principio ni fin).
• Surgen del polo norte magnético y convergen en el polo sur.
• Nunca se cruzan entre sí.

La densidad de estas líneas indica la intensidad del campo: donde están más juntas, el campo es más fuerte. Un experimento clásico para ver las líneas consiste en esparcir limaduras de hierro sobre una superficie cerca de un imán. Las pequeñas partículas metálicas se alinearán siguiendo el patrón de las líneas de campo.

Los campos pueden ser:

• Uniformes: con líneas paralelas y equidistantes.
• No uniformes: como el campo alrededor de un imán de barra.

Ejemplos de campos magnéticos en la vida real

El ejemplo más evidente de campo magnético natural es la propia Tierra. El campo magnético terrestre actúa como un escudo invisible, desviando las partículas cargadas del viento solar y protegiendo la atmósfera. Así mismo, permite el funcionamiento de las brújulas.

Otro ejemplo son los motores eléctricos que convierten energía eléctrica en movimiento utilizando campos magnéticos variables. Los altavoces transforman las señales eléctricas en sonido mediante la interacción entre imanes y bobinas. Los trenes de levitación magnética usan potentes campos magnéticos para “flotar” y moverse sin fricción.

Ejemplos fáciles de campo magnético

• Imanes de nevera: Los imanes pequeños que usamos para pegar papeles en la puerta del refrigerador generan un campo magnético que atrae los objetos metálicos. Este es uno de los ejemplos más simples y cotidianos.
• Brújula: Una brújula funciona gracias al campo magnético terrestre. La aguja imantada de la brújula se alinea con las líneas del campo magnético del planeta, señalando el norte.
• Motores eléctricos: Los ventiladores, batidoras y secadores de pelo tienen motores eléctricos que funcionan por la interacción de campos magnéticos generados por bobinas de alambre por donde circula corriente.
• Resonancia magnética (RM): En medicina, los escáneres de RM utilizan potentes campos magnéticos para obtener imágenes detalladas del interior del cuerpo sin necesidad de cirugía.

¿Qué efectos tiene un campo magnético?

Los campos magnéticos ejercen una fuerza perpendicular a su trayectoria sobre partículas cargadas en movimiento. Este es el principio utilizado en los tubos de televisión antiguos y los aceleradores de partículas.

Entre tanto, los materiales ferromagnéticos (hierro, níquel, cobalto) son atraídos con fuerza; los paramagnéticos muestran una atracción débil; y los diamagnéticos son incluso repelidos levemente.

Estas propiedades tienen aplicaciones médicas, como en las máquinas de resonancia magnética.

Diferencias entre campos magnéticos naturales y artificiales

Los campos naturales, como el terrestre o el de los de minerales magnéticos, son resultado de procesos geológicos y cósmicos, generalmente estables. Por contraste, los campos artificiales o creados por el hombre (electroimanes, dispositivos electrónicos) pueden controlarse con precisión.

Un imán permanente típico produce campos del orden de 0.1 a 1 Tesla; los electroimanes superconductores en investigación alcanzan más de 20 Tesla.

Cómo se mide un campo magnético

La unidad básica para medir campos magnéticos es el Tesla (T) en el Sistema Internacional. Para medirlos, se emplean:

• Brújulas (dirección).
• Magnetómetros de efecto Hall (intensidad).
• Dispositivos SQUID (para campos extremadamente débiles).

El campo magnético terrestre varía entre 25 y 65 microteslas (μT).

Conclusión

Los campos magnéticos son invisibles, pero constituyen una parte esencial del universo. También han transformado nuestra civilización. Cada día se encuentran nuevas aplicaciones emergentes en energía, transporte y computación que prometen seguir modificando el futuro.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un campo magnético explicado para niños?

Es una zona invisible alrededor de un imán o un cable con corriente, donde pueden aparecer fuerzas que empujan o atraen ciertos objetos.

¿Qué relación hay entre electricidad y campo magnético?

Cuando pasa electricidad por un cable, se crea un campo magnético alrededor. Es la base del electromagnetismo.

¿Por qué el campo magnético de la Tierra es importante?

Nos protege del viento solar, permite usar brújulas y ayuda a muchas especies a orientarse.

¿Se puede ver un campo magnético?

No directamente, pero se puede visualizar usando limaduras de hierro que se alinean con sus líneas de fuerza.

¿Qué objetos generan campos magnéticos?

Imanes, cables con corriente, motores eléctricos, electroimanes y dispositivos como altavoces o microondas.