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574 Capítulo 29 Magnetismo y campo magnético

Los materiales con una permeabilidad relativa ligeramente menor que la unidad tienen
la propiedad de ser repelidos por un imán fuerte. Se dice que tales materiales son diamagné­
ticos, y la propiedad recibe el nombre de diamagnetismo. Por otra parte, los materiales con
una permeabilidad ligeramente mayor que la del vacío se dice que son paramagnéticos. Estos
materiales son atraídos débilmente por un imán poderoso.
Sólo unos cuantos materiales, como hierro, cobalto, níquel, acero y aleaciones de estos
metales, tienen permeabilidades extremadamente altas, que van desde algunos cientos hasta
varios miles de veces mayores que la correspondiente al espacio vacío. De dichos materiales,
que son fuertemente atraídos por un imán, se dice que son ferromagnéticos.

Campo magnético y corriente eléctrica
Aunque la teoría moderna del magnetismo sostiene que un campo magnético resulta del mo­
vimiento de cargas, la ciencia no siempre ha aceptado esta idea. Es demasiado fácil demostrar
que un poderoso imán no ejerce ninguna fuerza sobre la carga estática. En el transcurso de
una demostración, en 1820, Hans Oersted presentó un experimento para que sus estudiantes
observaran que las cargas en movimiento y los imanes tampoco
interactuaban. Colocó la aguja magnética de una brújula cerca
de un conductor, como se aprecia en la figura 29.12. Para su
sorpresa, cuando envió la corriente a través del alambre, una
fuerza giratoria actuó sobre la aguja de la brújula hasta que ésta
apuntó en una dirección perpendicular al alambre. Más aún, la
magnitud de la fuerza dependía de la orientación relativa de
la aguja de la brújula y la dirección de la corriente. La máxima
fuerza de giro se presentó cuando el alambre y la aguja es­
taban en posición paralela antes de que circulara la corriente.
Si inicialmente estaban en posición perpendicular, no se ex­
perimentaba ninguna fuerza. Evidentemente, se establece un
campo magnético debido a la carga en movimiento a través del
Figura 29.12 Experimen­
conductor.
to de Oersted.
En el mismo año que Oersted hizo su descubrimiento, Ampére encontró que existen
fuerzas entre dos conductores por donde circula una corriente. Dos alambres por los que fluía
corriente en la misma dirección se atraían entre sí, mientras que corrientes con direcciones
opuestas originaban una fuerza de repulsión. Unos cuantos años después, Faraday descubrió
que el movimiento de un imán al acercarse o alejarse de un circuito eléctrico produce una
corriente en el circuito. La relación entre los fenómenos eléctricos y magnéticos ya no se puso
en duda. Actualmente, todos los fenómenos magnéticos pueden explicarse en términos de
cargas eléctricas en movimiento.

Fuerza sobre una carga en movimiento

Investiguemos los efectos de un campo magnético observando la fuerza magnética ejercida
sobre una carga que pasa a través del campo. Para estudiar estos efectos, es útil imaginar un
tubo de iones positivos como el de la figura 29.13. Dicho tubo nos permite inyectar un ion
positivo de carga y velocidad constantes en un campo de densidad de flujo magnético B.
Orientando el tubo en varias direcciones, podemos observar la fuerza ejercida sobre la carga
en movimiento. La observación más importante es que dicha carga experimenta una fuerza
que es perpendicular tanto a la densidad de flujo magnético B, como a la velocidad v de la
carga en movimiento. Observe que cuando el flujo magnético se dirige de izquierda a derecha
y la carga se mueve hacia donde está el lector, la carga se desvía hacia arriba. Si se invierte la
polaridad de los imanes, se provoca que la carga se desvíe hacia abajo.
La dirección de la fuerza magnética F sobre una carga positiva en movimiento con una
velocidad v en un campo de densidad de flujo B, puede considerarse mediante la regla del
tornillo de rosca derecha (véase la figura 29.14):