Magnetismo: Imanes, Campos Magnéticos y Ley de Gauss

Imán

Un imán es toda sustancia que posee o ha adquirido la propiedad de atraer al hierro.

Tipos de Imanes

• Naturales: Magnetita
• Artificiales: Creados por el hombre

Los polos magnéticos diferentes se atraen, mientras que los polos iguales se repelen. Si un imán se rompe, cada trozo se comporta como un nuevo imán.

Campo Magnético

Las líneas de campo magnético (CM) revelan la forma del campo. Estas líneas salen de un polo, rodean el imán y penetran por el otro polo.

Fuera del imán, el campo está dirigido del polo norte al polo sur. La intensidad es mayor donde las líneas están más juntas, siendo máxima en los polos.

Las líneas de campo magnético son continuas y no se superponen. El vector de inducción magnética (B) es tangente a las líneas de campo. Para comprobar si existe un campo magnético, se puede disparar una partícula cargada y observar si aparece una fuerza que la desvíe.

Campo Magnético Terrestre

La Tierra actúa como un gran imán esférico. El campo magnético terrestre no es constante ni en intensidad ni en dirección, presentando variaciones diarias, anuales y seculares. Los polos del campo magnético terrestre toman el nombre del hemisferio en el que se encuentran.

Ley de Gauss para el Magnetismo

El flujo magnético a través de una superficie cerrada es cero. Esto indica la no existencia del monopolo magnético.

Esta ley expresa la inexistencia de cargas magnéticas aisladas o, como se conocen habitualmente, monopolos magnéticos. Las distribuciones de fuentes magnéticas son siempre neutras, en el sentido de que poseen un polo norte y un polo sur, por lo que su flujo a través de cualquier superficie cerrada es nulo.

Flujo del Campo Magnético

Se define el flujo del campo magnético (B) a través de una superficie, representado por la letra griega Φ, como el número total de líneas de fuerza que atraviesan dicha superficie. En términos matemáticos, para un campo magnético constante y una superficie plana de área S, el flujo magnético se expresa de la siguiente forma:

Φ = B * S * cos(φ)

donde φ es el ángulo que forman las líneas de fuerza (vector B) con la perpendicular a la superficie.

• Para φ = 0° (intersección perpendicular), el flujo es máximo e igual a B * S.
• Para φ = 90° (intersección paralela), el flujo es nulo.

Las unidades del flujo son T * m², aunque se suele utilizar la palabra "weber" (Wb) para designarlo.