Medición del campo magnético unidades y métodos
Los gaussímetros o medidores de campo magnético son dispositivos diseñados para la medición de la influencia magnética originada por corrientes eléctricas y campos magnéticos. Las unidades de medida más comúnmente utilizadas para estos instrumentos son el tesla y el gauss. Estos medidores ambientales son ampliamente empleados para determinar la intensidad de la radiación magnética en conductores de electricidad, elementos de radiofrecuencia, transformadores, imanes, entre otros. Además, permiten evaluar los posibles riesgos para la salud vinculados a estos aparatos eléctricos y determinar si cumplen con los estándares reglamentarios. Los gaussímetros Dagatron son dispositivos de uso profesional, altamente accesibles en su manejo. Para conocer todas sus características, puedes consultar las fichas técnicas correspondientes.
Cuantificación de la intensidad de la proyección horizontal del campo magnético terrestre
En la siguiente imagen se puede observar una representación simplificada del campo magnético terrestre, el cual puede ser equiparable al de una esfera con imantación homogénea. Sin embargo, es importante destacar que los polos geográfico y magnético de la Tierra no coinciden, y han ocurrido cambios en la orientación del polo magnético a lo largo de la historia.
En la parte derecha de la figura, podemos apreciar que la componente horizontal (local) del campo magnético terrestre, representada por BH, siempre apunta hacia el polo Norte. Este fenómeno es de gran relevancia en diversos estudios y experimentos relacionados con el electromagnetismo.
En nuestro laboratorio, disponemos de una bobina rectangular compuesta por N vueltas y de área S. Al colocarla en posición Norte-Sur y girarla rápidamente 180º, se produce una fem inducida que puede ser medida mediante un galvanómetro balístico, como se ha explicado anteriormente. Sin embargo, otra forma de observar este fenómeno es mediante el uso de un osciloscopio, un instrumento presente en nuestro laboratorio que permite conectar a la bobina y visualizar de manera directa la inducción electromagnética. Este método resulta de gran utilidad en la observación y análisis del fenómeno en cuestión.
Unidades del campo magnético
Tesla (T): Es la unidad del Sistema Internacional (SI) para medir la intensidad del campo magnético. Un tesla es igual a un weber por metro cuadrado (Wb/m2). Se utiliza para medir campos magnéticos de alta intensidad, como los generados por imanes superconductores o en aplicaciones industriales.
Gauss (G): Es una unidad de medida del campo magnético que se utiliza en algunos contextos más antiguos o en aplicaciones de baja intensidad. Un gauss es igual a 0.0001 teslas, o 1 tesla equivale a 10,000 gauss. Esta unidad suele usarse para medir campos magnéticos más débiles, como los generados por imanes permanentes o en aplicaciones médicas.
Amperio por metro (A/m): Es una unidad que se emplea para medir la intensidad del campo magnético generado por una corriente eléctrica. Un amperio por metro es igual a la intensidad de un campo magnético producido por una corriente de un amperio que circula por un conductor rectilíneo a una distancia de un metro.
Estándares métricos en el Sistema Internacional
Unidades de medida en el Sistema Internacional: el Tesla (T) para el campo magnéticoEl Sistema Internacional (SI) utiliza el Tesla (T) como unidad de medida para el campo magnético. Esta unidad se define de la siguiente manera: un Tesla ejerce una fuerza de un Newton sobre un conductor de un metro de longitud que transporta una corriente de un Amperio, de forma perpendicular al campo magnético.
Es importante tener en cuenta que el Tesla es una unidad relativamente grande. En consecuencia, en aplicaciones prácticas se suelen utilizar submúltiplos del Tesla, como el militesla (mT) o el microtesla (µT).
Vínculo entre el campo magnético y la inducción
En ciertos contextos, como en la física, se suele emplear el término "campo magnético" para hacer referencia específicamente a la fuerza magnética inducida. En estos casos, las unidades de medida son el Tesla en el SI y el Gauss en el CGS. Aunque a menudo se utilizan indistintamente, estos términos realmente describen aspectos distintos de un campo magnético, aunque estén muy relacionados.
Importancia en aplicaciones prácticas
El campo magnético, y la habilidad de calcularlo correctamente, es esencial en diversas aplicaciones del mundo real. Desde la fabricación de dispositivos médicos como la Resonancia Magnética (MRI), hasta la navegación y comunicación, juega un papel crucial en tecnologías que son parte de nuestra vida diaria.
Además, la investigación en áreas como la astrofísica, enfocada en la observación de fenómenos como auroras y manchas solares, se fundamenta en la comprensión y precisión en la medición de campos magnéticos. De manera similar, geólogos utilizan la medición del campo magnético de la Tierra para obtener información sobre su estructura interna y su historia geológica.
Estimación de la intensidad de un campo magnético uniforme
Para medir un campo magnético uniforme, se puede utilizar una bobina exploradora que gire rápidamente media vuelta. La carga que recoge esta bobina se mide con un galvanómetro de periodo de oscilación mayor al tiempo que tarda la bobina en girar media vuelta.
Si se conoce la resistencia total del circuito (R), la carga que pasa por el galvanómetro se puede calcular integrando la intensidad de la corriente inducida (i=Ve/R).
Al utilizar un galvanómetro balístico para medir la carga (q), es posible encontrar el valor del campo magnético B a partir de los datos de la bobina exploradora (área S y número de espiras N).
Líneas de campo magnético
El campo magnético se representa mediante líneas de campo, que son invisibles físicamente pero contienen información matemática sobre cómo afecta a la carga en movimiento en su proximidad. Por lo tanto, su existencia se infiere a través de la fuerza que experimentan los objetos magnéticos en cada punto del campo.La fuerza experimentada por los objetos magnéticos se mide, pero no se mide directamente la intensidad del campo magnético en sí. Las líneas de campo inician en el polo norte y finalizan en el polo sur. Además, las flechas indican la dirección en la que un segundo imán sentiría una fuerza magnética si entrara en el campo magnético del primero. Entre más cercanas estén las líneas de campo, mayor será la intensidad del campo y, por lo tanto, la fuerza magnética experimentada por otro imán.
Medidas empleadas para cuantificar un campo magnético
Medición del campo magnético y sus unidadesEl campo magnético se describe como una magnitud vectorial, presente en cualquier punto del espacio. Su función es la de ejercer una fuerza magnética sobre una partícula cargada en movimiento, en caso de no haber otras fuerzas involucradas. Aunque esta definición pueda parecer técnica, nos proporciona los fundamentos para entender su medición y unidad de medida.
Unidades utilizadas para medir el campo magnéticoPara medir el campo magnético, se emplean diferentes unidades, dependiendo del contexto en el que se esté trabajando. Estas pueden ser amperios por metro en el Sistema Internacional (SI), maxwells en el sistema cegesimal (CGS), o gauss, entre otras. Cada una de ellas tiene su propio uso y aplicaciones particulares.
¿Cómo se mide el campo magnético?Existen distintos instrumentos de medición del campo magnético, como el campo magnético terrestre o el campo magnético generado por imanes. Estos instrumentos utilizan principios físicos para determinar su magnitud, que pueden ser el efecto Hall o la ley de Faraday, entre otros. Gracias a estos instrumentos, es posible conocer el campo magnético en diferentes lugares y circunstancias.
Unidades en el sistema centimal
El sistema cegesimal (CGS) sigue siendo utilizado en algunos ámbitos científicos y literarios, a pesar de haber sido ampliamente reemplazado por el SI en la mayoría de las áreas.
En este sistema, la unidad de medida para el campo magnético es el Gauss (símbolo: G), estableciéndose una relación con el Tesla de la siguiente manera:
Tesla = 10,000 x Gauss
Dicho de otro modo, el Tesla es 10,000 veces mayor que el Gauss. Aun así, en aplicaciones prácticas es común encontrarse con unidades de medida inferiores al Gauss, como el miligauss.
