Iniciar sesión Empieza a estudiar
La app de estudio todo en uno
4.8 • +11 mil reviews
Más de 3 millones de descargas
Free
|
|

Campo Magnético

Campo Magnético

Imagina que estás en un campamento de verano donde hacen una prueba de buscar el tesoro. Recibes un mapa, donde están los puntos cardinales indicados y el tesoro marcado con una cruz. Gracias a tus conocimientos en física, sacas la brújula de tu mochila y, viendo que la brújula siempre marca el norte, vas hacia el tesoro. Si ganas o no, ya no depende de la física. Pero, sin duda, ha sido un fenómeno físico el que te ha permitido ir hacia el tesoro: el campo magnético terrestre es lo que hace que las brújulas apunten hacia el norte.

El campo magnético de la Tierra es un fenómeno que regularmente afecta nuestras vidas de forma positiva y útil; aunque, a veces, invisible. Pero: ¿qué es el campo magnético?, ¿cómo funciona en la Tierra?, ¿de qué manera nos ayuda? Estas son preguntas importantes que vamos a tratar en este artículo.

El campo magnético

Un campo magnético es un campo vectorial formado por el movimiento de cargas eléctricas y materiales magnéticos (como los imanes). El campo magnético se denota con la letra \(\vec{B}\)

La unidad en el SI para la intensidad del campo magnético es el tesla (\(\mathrm{T}\)):

\[1 \, \, \mathrm{T}=1 \, \, \mathrm{NsC^{-1}m^{-1}} \]

La intensidad del campo magnético en la superficie de la Tierra varía entre \(3,5 \cdot 10^{-5} \, \, \mathrm{T}\) en el ecuador y \(6,5 \cdot 10^{-5}\, \, \mathrm{T}\) en los polos.

Fuerza magnética sobre una carga

Cuando una carga eléctrica se mueve a cierta velocidad dentro de un campo magnético \(\vec{\mathrm{B}}\), sentirá una fuerza proporcional a su carga y al producto vectorial entre su velocidad y el campo magnético:

\[\vec{F_{m}}=q \vec{v}\times \vec{B} \]

Donde, \(q\) representa la carga y \(\vec{v}\) la velocidad.

Para determinar la dirección y sentido de esta fuerza, podemos usar la regla de la mano derecha:

Cálculo del campo magnético de una carga estacionaria

Para encontrar el valor de un campo magnético en algún punto del espacio, podemos utilizar la ley de Biot-Savart:

\[d\vec{B}=\dfrac{\mu_0}{4\pi} \dfrac{Id\vec{\ell}\times \vec{u_r}}{r^2}\]

Donde:

  • \(I\) es la intensidad de corriente.
  • \(d\vec{\ell}\) es la longitud del elemento de corriente.
  • \(\vec{r}\) es la distancia desde el elemento de corriente hasta el punto donde estamos midiendo el campo.
  • \(\mu_0\) es la permeabilidad del vacío.

Si queremos calcular el flujo de campo magnético alrededor de una curva cerrada, podemos utilizar la ley de Ampere:

\[\oint_C \vec{B} \cdot d\vec{\ell}=\mu_0 I_C \]

En esta expresión, \(C\) representa la curva cerrada y orientada.

¿Qué genera al campo magnético terrestre?

En realidad, ¡no sabemos cómo se origina el campo magnético de la Tierra! Pero, la mejor explicación que tenemos es la siguiente:

La Tierra tiene un núcleo líquido, que se compone de dos partes. Sin embargo, lo que nos interesa en este artículo es la parte exterior, que es un núcleo exterior fundido hecho completamente de hierro. Este hierro es un conductor eléctrico, por lo que las corrientes pueden fluir a través del núcleo externo. Se cree que estas corrientes eléctricas son la causa del campo magnético de la Tierra, pero la ciencia aún no conoce los detalles.

Características del campo magnético terrestre

Al igual que el campo magnético producido por una carga en movimiento, podemos describir al campo magnético como un vector tridimensional.

Intensidad del campo magnético terrestre

La intensidad del campo magnético de la Tierra puede ser menor de lo que se espera. La intensidad del campo magnético se mide en Tesla (\( T\)), y la intensidad del campo magnético de la Tierra está en el rango de \(25\) a \(65\, \, \mathrm{\mu T}\).

Como referencia: la intensidad del campo magnético de un imán de nevera estándar es de aproximadamente \(1 \, \, \mathrm{mT}\). Es decir, ¡unas 40 veces más fuerte!

La forma del campo magnético de la Tierra puede resultarte familiar, si has visto antes el campo magnético de una barra magnética. Al igual que un imán de barra, las líneas del campo magnético surgen del polo norte magnético y se curvan hacia atrás y, directamente, hacia el polo sur magnético. De esta manera, envuelven la totalidad del planeta en el proceso.

Profundizaremos en este punto en la siguiente sección.

El campo magnético que cubre todo el planeta se llama magnetosfera. La magnetosfera es increíblemente importante para la seguridad de nuestro planeta. La razón es que hay muchas cosas peligrosas en el espacio, y varias de ellas pueden viajar hasta nuestro la Tierra. Su llegada puede implicar una cantidad masiva de daños, tanto para nosotros como para al medioambiente. La magnetosfera, entonces, nos protege de muchas de estas situaciones. Una de ellas son los vientos solares: una forma de radiación, que proviene del sol, y que podría dañarnos en gran medida —así como dañar toda la electrónica del planeta—. ¡Nuestra magnetosfera es capaz de repeler estas partículas dañinas!

Líneas del campo magnético terrestre

La siguiente imagen muestra el aspecto del campo magnético de nuestro planeta. Se comporta casi exactamente como una barra magnética normal.

Es importante saber que el Polo Norte de la Tierra es, en realidad, el polo sur magnético. Por eso, en la imagen anterior las flechas de las líneas del campo magnético están en la dirección opuesta a la que estás acostumbrado.

Inclinación

Si medimos el ángulo que forma el campo magnético terrestre con la Tierra, el resultado va a depender del punto en el que lo estemos midiendo:

  • Si la inclinación tiene un valor positivo, el campo magnético en ese punto está direccionado hacia el interior de la tierra.
  • Si la inclinación tiene un valor negativo, el campo magnético está apuntando hacia arriba.

Antiguamente, esta era una característica esencial para los pilotos de los aviones. La razón es que los sistemas de localización basados en brújulas magnéticas pueden dar valores erróneos, dependiendo del movimiento del avión o de la velocidad. Afortunadamente, los aviones modernos incluyen sistemas inerciales de orientación, que disminuyen este tipo de problemas.

Declinación magnética

El norte magnético real y el norte magnético que medimos en cierto punto de la Tierra no siempre son el mismo. Esta diferencia se conoce como declinación magnética. Al igual que en el caso de la inclinación, podemos considerar las siguientes situaciones:

  • La declinación es positiva si el norte apunta al este.
  • La declinación es negativa si el norte apunta al oeste.

El valor de la declinación magnética también varía en el tiempo; por ejemplo, debido a las variaciones de la radiación solar durante el día.

Voltear el campo magnético de la Tierra

Los polos magnéticos norte y sur de la Tierra no permanecen en el mismo lugar para siempre. Se sabe que después de un período de unos \(300\,000\) años de media, estos polos magnéticos intercambiarán sus posiciones por completo. Por fortuna, durante el cambio de polos, la magnetosfera nunca desaparece del todo. Por eso, seguimos teniendo cierto grado de protección frente a los peligros del espacio. Sin embargo, el campo magnético se debilitará notablemente durante este evento.

Efectos del campo magnético terrestre

Las brújulas

Una brújula es una de las herramientas más útiles que puedes tener cuando necesitas saber hacia dónde vas: te muestra en qué dirección está el norte, el sur, el este y el oeste. Sin embargo, más allá del hecho de que utiliza el magnetismo para indicar dónde están estas direcciones, la mayoría de la gente no sabe exactamente cómo funcionan.

Una característica que define a los imanes es el hecho de que todos tienen una aguja con un polo norte y un polo sur. Todos los polos norte atraen a los polos sur, y todos los polos sur atraen a los polos norte. La aguja metálica de una brújula es un imán y, por tanto, se ve afectada por el campo magnético de la Tierra. Como consecuencia, apuntará su extremo norte hacia el polo sur magnético de la Tierra en todo momento. Esto significa que el Polo Norte tal y como lo conocemos es, magnéticamente hablando, ¡un polo sur!

La relación entre los imanes y el propio campo magnético de la Tierra fue descubierta por primera vez en 1600 por William Gilbert, un físico inglés. Pero, no fue sino hasta 1840 cuando se comprendió que la fuente de este campo proviene del centro de la Tierra, gracias a Carl Gauss.

La Tierra tiene, técnicamente, dos polos norte. El Polo Norte verdadero (o geográfico) está justo en la cima geográfica del planeta, y el polo norte magnético cuya ubicación cambia constantemente está justo en la cima magnética del campo magnético de la Tierra.

Cuando la aguja de una brújula apunta al norte, lo hace al polo norte magnético (que es un polo sur) y no al Polo Norte geográfico que se ve en los mapas y globos terráqueos. Esta diferenciación es muy importante si te encuentras cerca de uno de los polos, ya que allí la diferencia de dirección entre el polo geográfico y el magnético será grande.

Auroras boreales

Las tormentas en el Sol lanzan partículas cargadas a todos los rincones del espacio, incluido nuestro planeta. Cuando estas partículas entran en contacto con la Tierra, chocan con las partículas de la atmósfera.

¿Y qué tiene que ver esto con el campo magnético de la Tierra? Bueno, una vez que estas partículas cargadas están lo suficientemente cerca, el campo magnético las atrae hacia los polos norte y sur. A medida que se acercan más y más a la Tierra, chocan con los átomos de nuestra atmósfera y aumentan la energía de esos átomos. Esos átomos, que se han vuelto inestables, se deshacen de su energía emitiendo fotones que podemos ver como luz: esas son las auroras. El campo magnético de la Tierra hace que las auroras solo sean visibles cerca de los polos magnéticos de la Tierra.

Campo magnético terrestre - Puntos clave

  • La Tierra es un gran imán, probablemente debido a las corrientes eléctricas que circulan por el núcleo exterior de hierro fundido dentro del planeta.
  • La corriente eléctrica en la Tierra genera la magnetosfera, un gigantesco campo magnético que rodea todo el planeta.
  • La magnetosfera protege al planeta de las radiaciones nocivas, como los vientos solares.
  • Las brújulas se fabrican de manera que el polo norte de la aguja de la brújula siempre es atraído por el polo norte magnético de la Tierra, mientras está en el campo magnético terrestre.
  • Los imanes y las auroras boreales son ejemplos de los efectos del campo magnético terrestre.

Preguntas frecuentes sobre Campo Magnético

El campo magnético provoca que las partículas provenientes del sol se desvíen y no destruyan la capa de ozono.  Esta interacción provoca las auroras boreales. 


Otro efecto importante es que el Polo Norte geográfico (uno de los polos magnéticos de la tierra) atrae a las agujas de las brújulas. Este efecto se emplea desde hace muchos años para poder localizarnos.

Podemos utilizar la regla de la mano derecha:

  • Si la carga es negativa, el sentido de la fuerza es opuesto al que obtengamos con la mano derecha.

La unidad en el SI para la intensidad de campo magnético es el tesla (T).

Utilizando la ley de Biot-Savart y la ley de Ampere.

Un campo magnético es un campo vectorial formado por el movimiento de cargas eléctricas y materiales magnéticos (como los imanes). 


Los campos magnéticos se pueden caracterizar por su intensidad, dirección, inclinación o declinación.

Cuestionario final de Campo Magnético

Pregunta

¿Qué parte de la Tierra genera el campo magnético? 

Mostrar respuesta

Answer

El núcleo externo.

Show question

Pregunta

¿Cuál es la explicación más probable de cómo la Tierra produce un campo magnético?

Mostrar respuesta

Answer

La Tierra crea su campo magnético en el núcleo del planeta. Este núcleo de hierro está fundido, por lo que se mueve constantemente. Por ser conductor, muchas corrientes eléctricas recorren el núcleo. Como algunas de estas corrientes se mueven en forma circular, se produce un campo magnético. 

Show question

Pregunta

¿Cómo se llama el campo magnético que cubre la Tierra?

Mostrar respuesta

Answer

El campo magnético que cubre la Tierra es la magnetosfera.

Show question

Pregunta

¿Cuál es el principal beneficio del campo magnético de la Tierra para nosotros?

Mostrar respuesta

Answer

El principal beneficio del campo magnético de la Tierra es la protección que nos proporciona de peligros externos, como la radiación solar dañina.

Show question

Pregunta

¿A qué es equivalente el tesla (\(\mathrm{T}\))?

Mostrar respuesta

Answer

\(1\,\,\mathrm{T}=1\,\,\mathrm{NsC^{-1}m^{-1}}\).

Show question

Pregunta

¿El campo magnético de la Tierra cambia?

Mostrar respuesta

Answer

No: permanece constante.

Show question

Pregunta

¿Con qué frecuencia cambian de lugar los polos magnéticos de la Tierra?

Mostrar respuesta

Answer

Cada \(300\,000\) años.

Show question

Pregunta

¿Quién descubrió por primera vez que la Tierra tenía un campo magnético?

Mostrar respuesta

Answer

William Gilbert.

Show question

Pregunta

¿Cuáles de los siguientes son pasos para la creación de las auroras?

Mostrar respuesta

Answer

1. Los vientos solares lanzan iones a la Tierra, hacia la magnetosfera. 

Show question

Pregunta

¿De qué polo de la Tierra surgen las líneas del campo magnético de la magnetosfera?

Mostrar respuesta

Answer

Polo Norte.

Show question

Pregunta

¿Cómo funciona una brújula? 

Mostrar respuesta

Answer

La aguja de una brújula es. en sí misma. un imán; y sigue el campo magnético de la Tierra. Su polo norte apunta al polo sur magnético de la Tierra, que es el Polo Norte geográfico.

Show question

Pregunta

¿Cuántos polos norte tiene la Tierra?

Mostrar respuesta

Answer

2.

Show question

Pregunta

¿Quién descubrió que el campo magnético terrestre se origina en el centro de la Tierra?

Mostrar respuesta

Answer

Carl Gauss.

Show question

Pregunta

¿La Tierra pierde su campo magnético cuando sus polos magnéticos se desplazan?

Mostrar respuesta

Answer

No, pero sí se debilita en zonas específicas del planeta.

Show question

Pregunta

¿Qué es la declinación magnética?

Mostrar respuesta

Answer

El norte magnético real y el norte magnético que medimos en cierto punto de la Tierra no siempre son el mismo. Esta diferencia se conoce como declinación magnética.

Show question

60%

de los usuarios no aprueban el cuestionario de Campo Magnético... ¿Lo conseguirás tú?

Empezar cuestionario

Scopri i migliori contenuti per le tue materie

No hay necesidad de copiar si tienes todo lo necesario para triunfar. Todo en una sola app.

Plan de estudios

Siempre preparado y a tiempo con planes de estudio individualizados.

Cuestionarios

Pon a prueba tus conocimientos con cuestionarios entretenidos.

Flashcards

Crea y encuentra fichas de repaso en tiempo récord.

Apuntes

Crea apuntes organizados más rápido que nunca.

Sets de estudio

Todos tus materiales de estudio en un solo lugar.

Documentos

Sube todos los documentos que quieras y guárdalos online.

Análisis de estudio

Identifica cuáles son tus puntos fuertes y débiles a la hora de estudiar.

Objetivos semanales

Fíjate objetivos de estudio y gana puntos al alcanzarlos.

Recordatorios

Deja de procrastinar con nuestros recordatorios de estudio.

Premios

Gana puntos, desbloquea insignias y sube de nivel mientras estudias.

Magic Marker

Cree tarjetas didácticas o flashcards de forma automática.

Formato inteligente

Crea apuntes y resúmenes organizados con nuestras plantillas.

Regístrate para poder subrayar y tomar apuntes. Es 100% gratis.