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Magnetismo

Los imanes y sus polos, las líneas de campo y las brújulas, el campo magnético terrestre, los electroimanes y los motores y generadores que los utilizan. En el laboratorio de energía exploras líneas de campo con una brújula y cambias el número de espiras y la corriente de una bobina.

Progreso

Acerca de este curso

En 1600, el médico inglés William Gilbert publicó De Magnete, un libro con sus propios experimentos con imanes. Talló una magnetita hasta dejarla como una bola, paseó pequeñas agujas de brújula por su superficie y sostuvo que la propia Tierra se comporta como un gran imán. Otros autores anteriores habían sospechado cierta relación entre la Tierra y la brújula, pero el libro de Gilbert es el primero que la afirma con claridad. La idea sigue explicando por qué funciona una brújula: el polo magnético cercano al Polo Norte geográfico es, en términos de imanes, un polo sur, y por eso el extremo norte de la brújula apunta hacia él.

Las cinco unidades empiezan con los imanes y sus polos. Si cortas un imán de barra por la mitad, obtienes dos imanes, cada uno con su propio polo norte y su polo sur. Después vienen los campos magnéticos y las líneas de campo: el campo de la Tierra en la superficie mide de 25 a 65 microtesla, y el campo dentro del solenoide de una resonancia magnética de hospital es decenas de miles de veces más intenso. Una unidad sobre el campo de la propia Tierra retoma el trabajo de Gilbert. Los electroimanes muestran que una bobina de 200 vueltas en 10 cm, con una corriente de 2 A, produce unos 5 mT en su interior, unas 100 veces el campo terrestre. La última unidad trata de motores y generadores: un cable de 5 cm con 20 A en un campo de 1.5 T recibe una fuerza de 1.5 N, y una espira basada en esa idea es un motor. El laboratorio de energía dibuja líneas de campo que puedes explorar con una brújula, y la Tierra como un imán inclinado. Cambias las vueltas y la corriente de una bobina de 10 cm, y al invertir la corriente se intercambian sus polos.

Antes de empezar

Las tres primeras unidades, sobre polos, líneas de campo y el campo terrestre, no necesitan nada previo. Los electroimanes, los motores y los generadores dependen de la corriente, así que repasar antes Electricidad hará mucho más fácil la segunda mitad.

Al terminar

Al terminar podrás predecir si dos polos se atraen o se repelen, dibujar líneas de campo y explicar por qué nunca se cruzan, y decir por qué el extremo norte de una brújula apunta a lo que, en términos de imanes, es un polo sur. Podrás estimar el campo dentro de una bobina, calcular la fuerza sobre un cable con corriente en un campo y explicar cómo esa fuerza mueve un motor.

  1. 1Los imanes y sus polosSi cortas un imán de barra por la mitad, obtienes dos imanes, cada uno con su propio polo norte y sur.
  2. 2Campos magnéticos y líneas de campoEl campo terrestre en la superficie es de unos 25 a 65 microteslas; el campo dentro del solenoide de un equipo hospitalario de resonancia magnética es decenas de miles de veces más intenso.
  3. 3El campo magnético terrestreEl polo magnético cercano al polo norte geográfico es, en términos magnéticos, un polo sur; por eso el extremo norte de una brújula apunta hacia él.
  4. 4ElectroimanesUna bobina de 200 espiras en 10 cm por la que circulan 2 A produce en su interior un campo de unos 5 mT, unas 100 veces el terrestre.
  5. 5Motores y generadoresUn cable de 5 cm por el que circulan 20 A, colocado transversalmente en un campo de 1.5 T, recibe una fuerza de 1.5 N; aplica esa idea a una espira que gire y tendrás un motor.

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Fuentes de este curso (16)
  • OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 22.1 Magnets (all magnets have N and S poles, north-seeking and south-seeking, like poles repel and unlike attract, poles cannot be separated, the magnetic pole near the geographic North Pole is a south magnetic pole, sunspots come in N/S pairs)
  • 22.2 Ferromagnets and electromagnets (iron, cobalt, nickel, gadolinium; neodymium alloys; domains grow to millimetre size; Curie temperature of iron 1043 K (770 °C); Oersted saw a compass needle deflected by a current; electromagnets in scrapyard cranes, particle accelerators and MRI; electric current is the source of all magnetism; no monopoles observed)
  • 22.3 Magnetic fields and field lines (direction = where a compass north end points; four rules: tangent, density = strength, never cross, closed loops from N to S outside)
  • 22.7 Magnetic force on a current-carrying conductor (F = I l B sin θ, 1 T = 1 N/(A·m), example 20.0 A, 5.00 cm, 1.50 T gives 1.50 N; motors)
  • 22.9 Magnetic fields produced by currents (Oersted 1820, right hand rule 2, B = μ0 I ÷ (2π r), μ0 = 4π × 10⁻⁷ T·m/A, Earth's field about 5.0 × 10⁻⁵ T, 25 A at 5.0 cm gives twice that; loop centre B = N μ0 I ÷ 2R; solenoid B = μ0 n I, 2000 loops over 2.00 m with 1600 A gives 2.01 T, MRI; ferromagnetic cores)
  • 23.1 Induced emf and magnetic flux (Faraday's iron-ring apparatus, emf only while the field changes, magnet pushed into a coil, faster motion gives more emf, generators, Φ = B A cos θ)
  • NIST CODATA 2022 vacuum magnetic permeability μ0 = 1.25663706127(20) × 10⁻⁶ N/A² (physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mu0)
  • NOAA NCEI Geomagnetism Frequently Asked Questions (ncei.noaa.gov/products/geomagnetism-frequently-asked-questions): field like a dipole at Earth's centre, over 90% from the outer core, intensity roughly 25,000 to 65,000 nT (0.25 to 0.65 gauss)
  • 1 gauss = 100,000 nT, declination = angle between magnetic north and true north (east positive)
  • inclination, dip poles, dipole axis 9.41° from the rotation axis (WMM2020, 2020.0)
  • north magnetic pole moving about 55 km per year north-northwest (2001 and 2007 surveys)
  • last reversal about 750,000 to 780,000 years ago, reversals spaced 5 thousand to 50 million years, a reversal would take several thousand years, models renewed every five years, blackout zones where H < 2000 nT, compass balance weights differ by hemisphere, true bearing = magnetic bearing + declination
  • NOAA NCEI news "World Magnetic Model 2025 Released" (17 December 2024)
  • NOAA NCEI "December 2025 State of the Geomagnetic Field" (north dip pole 36 km/yr and south dip pole 9 km/yr since 1 January 2025)
  • USGS, "Pre-gilbertian conceptions of terrestrial magnetism" (pubs.usgs.gov/publication/70009843): Gilbert's De Magnete (1600) first suggested that Earth behaves as a great magnet. Royal Institution, Michael Faraday's ring-coil apparatus (rigb.org): made August 1831, success on 29 August 1831, the first electric transformer
  • APS News "This Month in Physics History" (Aug 2001): Faraday's electromagnetic rotation experiments of September 1821, the principle behind the electric motor.

Fecha de consulta: 2026-10-17