El campo magnetostático
El campo magnetostático es parte de las formas en las cuales se generan espacios para la transmisión de información.
facultad de informática · telecomunicaciones
mié. 03 de nov. 2021
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En el presente artículo se realizará el estudio de los campos magnéticos estáticos (magnetostáticos). Se analizarán de cerca algunas de las cantidades de campos magnéticos. En el estudio de campos magnéticos y eléctricos estáticos, existe una similitud, muchas de las ecuaciones existentes para campos electrostáticos pueden servir para obtener las ecuaciones de campos magnetostáticos. La magnetita fue descubierta en la ciudad griega Magnesia de Tesalia, donde se percataron de que algunas muestras de magnetita se atraían.

El científico chino Shen Kuo fue el descubridor de la brújula con aguja magnética. Shen describió que cuando un material magnético se suspende libremente, tiende a alinearse en dirección norte-sur, de ello se concluyó que los imanes se alinean entre sí dedujeron, entonces, que la tierra se comporta como un imán. Pierre de Maricourt, militar francés apasionado por la investigación y el magnetismo, en 1269 utilizó un imán en forma esférica y una aguja magnética, y trazó las líneas de campo magnético de la tierra. En la tierra los polos magnéticos no son fijos, sino que van migrando.

En el siglo XIX, Hans Christian Oersted descubrió que una corriente eléctrica cambiaba la dirección de la aguja de una brújula. Así, demostrando el vínculo existente entre el magnetismo y la electricidad; a su vez, refutando la idea existente en ese momento de que el magnetismo y la electricidad eran fenómenos independientes y aislados

Conformación de redes

La relación entre el magnetismo y la electricidad se reafirmó cuando el físico francés André-Marie Ampère demostró mediante experimentos que trocitos de hierro son atraídos por las corrientes eléctricas y concluyó finalmente que la fuente fundamental del magnetismo es la electricidad, al contrario de lo que se creía hasta el momento, ya que se creía que la fuente del magnetismo era un polo magnético. Otro punto importante a destacar es que, en el estudio del electromagnetismo, lo realmente importante es el campo entre las partículas, no las partículas en sí.

La base de la interacción magnética es la fuerza que existente entre dos cargas en movimiento. La interacción magnética se considera también la interacción entre corrientes eléctricas, como se sabe, la corriente se produce del movimiento de las cargas eléctricas. Un campo magnético puede ser causado por un imán permanente, por cargas en movimiento o por un flujo de corriente.

Ahora, la magnetostática es el estudio de los campos magnéticos producidos por corrientes estacionarias, estos campos magnéticos se clasifican como campos magnéticos estáticos, es decir, las corrientes estacionarias (corrientes constantes) originan campos magnéticos estáticos (campos magnéticos que no varían con el tiempo). Por otro lado, está la conocida regla de la mano derecha, que es utilizada para conocer la dirección y sentido de un campo magnético determinado a partir de la corriente que lo ha generado.

Una de las aplicaciones más importantes de la magnetostática es el motor eléctrico utilizado en la mayoría de electrodomésticos y equipos que se utilizan diariamente que, solo por nombrar algunos, están presentes en lavadoras, aires acondicionados, motosierras, batidoras eléctricas, ventiladores eléctricos, etc. Otras aplicaciones prácticas que involucran la magnetostática, presentes en la cotidianidad son los transformadores, los dispositivos de almacenamiento de memoria, micrófonos, brújulas, timbres telefónicos, entre otros.

Otras consideraciones a tener en cuenta

  • Si la carga está en reposo, el B no ejerce ninguna fuerza sobre ella.
  • La fuerza es máxima cuando la velocidad de la carga u y el campo B son perpendiculares.
  • La fuerza cambia de sentido si la carga cambia de signo.

La dirección de la fuerza, puede determinarse con la regla de la mano derecha, haciendo coincidir el dedo índice de la mano derecha con la dirección del vector velocidad u, el dedo del medio, índica la dirección de la densidad de flujo magnético B y el pulgar apunta a la dirección de la fuerza. Esta regla es para cargas positivas, si la carga fuese negativa se aplica la misma regla; pero la dirección de la fuerza sería la contraria a la que indica el pulgar.

Ahora se describirán dos casos específicos, tomando en cuenta que la dirección de la velocidad de la carga u es la dirección de la corriente. En el primer caso se analiza una carga en movimiento que produce una corriente eléctrica hacia abajo; por tanto, el dedo índice de la mano derecha apunta a u. El dedo del medio apunta a B y la fuerza tiene una dirección entrante coincidiendo con la dirección del pulgar.

Cuando la fuerza entra se simboliza como una cruz, como si se estuviera viendo la cola de la flecha del vector. Otro caso de análisis es cuando la dirección de la corriente es hacia arriba, en tal caso, la fuerza tiene una dirección saliente. En este caso la fuerza se representa como un punto, como si se estuviera viendo la punta de la flecha. Recordar: esta regla es para cargas positivas, si la carga fuese negativa se aplica la misma regla. Sin embargo, la dirección de la fuerza sería la contraria a la que indica el pulgar.

El campo magnetostático: postulados fundamentales

En esta sección se analizarán los postulados fundamentales de la magnetostática en el espacio libre. Mismos en los cuales se considera solamente la densidad de flujo magnético B en un medio no magnético. El primer postulado enuncia que la divergencia de la densidad de flujo magnético B es nula. Asegura que B es solenoidal y se expresa así: · B = 0 (5.3)

El segundo postulado define el rotacional de la densidad de flujo magnético B, estático en un medio no magnético en función de la permeabilidad del espacio libre μ0 y de la densidad de corriente J en (A/m2 ). X B = μ0 J (5.4) μ0 = 4π x 10-7 (H/m) (5.5). La forma integral del postulado expresado en la ecuación (5.3) se expresa de la manera siguiente: ∫sB· dS = 0 (5.6). La ecuación (5.6) se conoce como la ley de conservación del flujo magnético y enuncia que, a través de una superficie cerrada cualquiera, el flujo magnético total o neto de salida es cero.

Otra interpretación de este postulado es que no hay fuentes de flujo magnético. Además, no hay cargas magnéticas aisladas y que las líneas de flujo se cierran sobre sí mismas. Considerando los polos magnéticos de un imán, es muy importante destacar que no es posible aislarlos. No existe un polo magnético aislado, un polo magnético norte no se puede separar de un polo magnético sur; los polos magnéticos siempre están dispuestos en pares.

Si un imán de barra es roto por la mitad, se obtienen dos imanes de barra más pequeños con dos polos cada uno. Así sucesivamente, si se sigue rompiendo los imanes resultantes, siempre en cada pequeño imán permanecerán dos polos magnéticos. De esta manera, ratificando el hecho irrefutable de que los polos magnéticos no se pueden aislar.

La conformación de redes en la actualidad

La transmisión de datos e información es un campo vital para el funcionamiento del mundo moderno. Esto ha sido una construcción histórica que ha atravesado diferentes etapas, evolucionando con las necesidades del ser humano. Por esta razón, deben existir figuras profesionales en este proceso, tanto de su construcción, como de su mantenimiento.

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