Línea de fuerza
Una línea de campo magnético o línea de flujo magnético muestra la dirección de la fuerza de un imán y la fuerza de un imán.
La idea de las líneas de fuerza fue inventada por Michael Faraday. Su teoría es que toda la realidad está formada por la propia fuerza. Su teoría predice que la electricidad, la luz y la gravedad tienen retrasos de propagación finitos. La teoría de Einstein está de acuerdo con esto.
Se pueden hacer aparecer líneas de campo magnético como si fueran fenómenos físicos. Por ejemplo, las limaduras de hierro colocadas en un campo magnético se alinean para formar líneas que corresponden a "líneas de campo".
Si hay muchas líneas a través de un imán y no hay mucho espacio entre ellas, el imán es fuerte. Si las líneas que atraviesan un imán están muy separadas y no hay muchas líneas, el imán es débil. Una forma de determinar la fuerza de un imán es hacer un experimento con limaduras de hierro. Las limaduras de hierro serán atraídas por el imán y se moverán en la forma de las líneas de flujo. A continuación, se observa la forma de las limaduras de hierro y se ve el espacio entre las líneas de flujo. Esto te da una idea de la fuerza del imán.
El uso de limaduras de hierro para mostrar un campo altera el campo magnético de modo que es mucho mayor a lo largo de las "líneas" de hierro. Esto se debe a la gran permeabilidad del hierro con respecto al aire. Las "líneas" de los campos magnéticos también se muestran visualmente en las auroras polares, cuando las partículas causan rayas visibles de luz que se alinean con la dirección local del campo magnético de la Tierra.
Las líneas de campo magnético son como las curvas de nivel (altitud constante) de un mapa topográfico, ya que representan algo continuo, y una escala cartográfica diferente mostraría más o menos líneas. Utilizar las líneas de campo magnético como representación tiene una ventaja. Muchas leyes del magnetismo (y del electromagnetismo) pueden enunciarse de forma completa y concisa utilizando conceptos sencillos como el "número" de líneas de campo que atraviesan una superficie. Estos conceptos pueden "traducirse" rápidamente a su forma matemática.
El campo magnético real no tiene "líneas" en él; las "líneas" son únicamente las limaduras de hierro que se polarizan por sí mismas, reaccionando entre sí y con el campo, alineando N y S con respecto a cada uno en el campo. Si pudieras ver los campos de fuerza reales, estarían sombreados y en gradiente, con una sombra más pesada y gruesa cerca de la parte más fuerte del imán, desvaneciéndose cuanto más te alejas de la fuente. Y en las 3 dimensiones, lo que las demostraciones de limaduras de hierro no pueden reproducir. Los ferrofluidos reaccionan en las 3 dimensiones y pueden reproducir con mayor precisión un campo, excepto por la gravedad que crea una restricción de peso. Sostener un imán fuerte frente a un monitor tipo CRT con una pantalla blanca también puede dar una representación de los campos, sin que sean visibles las "líneas de fuerza". El problema de utilizar materiales ferromagnéticos para ver un campo es que los propios materiales se magnetizan y cambian el campo original para incluir su propia influencia.
La dirección de las líneas de campo magnético representada por la alineación de limaduras de hierro espolvoreadas sobre un papel colocado encima de una barra magnética
Las brújulas revelan la dirección del campo magnético local. Como se ve aquí, el campo magnético apunta hacia el polo sur de un imán y se aleja de su polo norte
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es una línea de campo magnético?
R: Una línea de campo magnético es una representación visual de la dirección y la intensidad de la fuerza de un imán.
P: ¿Quién inventó la idea de las líneas de fuerza?
R: La idea de las líneas de fuerza fue inventada por Michael Faraday.
P: ¿Cómo se puede determinar la fuerza de un imán?
R: Puede determinar la fuerza de un imán haciendo un experimento con limaduras de hierro. Las limaduras de hierro se sentirán atraídas por el imán y se moverán en forma de líneas de flujo, lo que da una indicación de lo fuerte o débil que es el imán.
P: ¿Qué causa las rayas visibles en las auroras polares?
R: Las rayas visibles en las auroras polares están causadas por partículas que se alinean con el campo magnético de la Tierra.
P: ¿En qué se diferencian los campos magnéticos de los mapas topográficos?
R: Los campos magnéticos difieren de los mapas topográficos en que representan algo continuo, y diferentes escalas cartográficas mostrarían más o menos líneas. Los mapas topográficos representan una altitud constante en un mapa, mientras que los campos magnéticos representan algo continuo que cambia en función de la escala utilizada para visualizarlo.
P: ¿Por qué es difícil visualizar los campos reales sin alterarlos?
R: Es difícil ver los campos reales sin alterarlos porque los materiales ferromagnéticos se magnetizan cuando se exponen a ellos, cambiando así el campo original para incluir su propia influencia.
P: ¿De qué formas se puede ver una representación exacta de un campo sin alterarlo?
R: Algunas formas en las que uno puede ver una representación exacta de un campo sin alterarlo incluyen el uso de ferrofluidos (que reaccionan en las 3 dimensiones) o sostener un imán fuerte delante de un monitor tipo CRT con pantalla blanca (que no produce ninguna "línea" visible).
