Campos magnéticos y líneas de campo

El 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.

Un mapa de fuerzas

Un imán atrae o repele a otro sin tocarlo. Para describir esa acción a distancia, los físicos representan el espacio que rodea al imán mediante un campo magnético, el campo B. En cada punto, el campo tiene una dirección y una intensidad. La dirección se define con una brújula pequeña: el campo apunta hacia donde apunta el extremo norte de la aguja. La brújula es lo bastante pequeña como para no alterar el campo que mide.

Coloca brújulas alrededor de un imán de barra y une las direcciones que indican: obtendrás líneas de campo. OpenStax resume sus propiedades en cuatro reglas. Primera: en cada punto, el campo sigue la dirección de la línea, por lo que la brújula se alinea con ella. Segunda: la cercanía entre líneas indica la intensidad; cuanto más juntas están, más intenso es el campo. Tercera: las líneas nunca se cruzan, porque el campo solo tiene una dirección en cada punto. Cuarta: forman curvas cerradas sin principio ni fin; fuera del imán van del polo norte al sur y, dentro, continúan del sur al norte.

Las líneas de campo son un recurso gráfico, no hilos que existan en el espacio. Sin embargo, puedes ver su forma esparciendo limaduras de hierro sobre un papel colocado encima de un imán. Cada limadura se convierte en un pequeño imán y gira para alinearse con el campo, así que se forman curvas que coinciden con las líneas.

Medir la intensidad del campo: el tesla

La unidad del SI para la intensidad del campo magnético es el tesla (T). Un tesla corresponde a un campo intenso: un cable de 1 m por el que circula 1 A, colocado transversalmente en un campo de 1 T, experimenta una fuerza de 1 N; así, 1 T = 1 N/(A·m). Los campos cotidianos son mucho menores, por lo que suelen expresarse en microteslas (μT, millonésimas de tesla) y nanoteslas (nT, milmillonésimas). El gauss, una unidad antigua, sigue siendo común en geología y en las etiquetas de los imanes: 1 gauss = 10⁻⁴ T = 100 000 nT.

Algunos valores sirven de referencia. Los Centros Nacionales de Información Ambiental de la NOAA sitúan el campo terrestre en la superficie entre unos 25 000 y 65 000 nT, equivalentes a entre 25 y 65 μT o entre 0.25 y 0.65 gauss. OpenStax suele redondearlo a 5.0 × 10⁻⁵ T, es decir, 50 μT. Sus ejemplos resueltos usan 1.50 T para un imán potente de laboratorio y 2.01 T dentro de un solenoide grande como los de los equipos de resonancia magnética. Esto último equivale a unas 40 000 veces el campo terrestre.

Dos imanes: los campos se suman

Cuando dos imanes están cerca, el campo en cualquier punto es la suma de ambos campos, sumados como flechas. Coloca un polo norte frente a uno sur y las líneas cruzarán directamente el espacio entre ambos imanes; el campo en ese espacio es intenso y los imanes se atraen. Si colocas dos polos norte frente a frente, las líneas de ambos se desvían hacia los lados. Salen lateralmente del espacio entre ellos y, a mitad de camino, hay un punto donde los dos campos se cancelan. Una brújula situada exactamente allí no tiene una dirección preferente y solo la orienta el débil campo terrestre.

Esa misma suma explica por qué una brújula sobre un escritorio puede engañarte. La estructura de acero, el imán de un altavoz o la corriente en cables cercanos crean su propio campo, que puede superar los 25 a 65 μT terrestres. La aguja apunta entonces en la dirección del campo total, no hacia el norte. Para obtener una lectura correcta, mantén la brújula lejos de objetos metálicos y equipos eléctricos.