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#2H. Campos Magnéticos -- Historia

Hasta 1820, el único magnetismo conocido era el de los imanes
y el de las "magnetitas", imanes naturales de mineral rico en hierro.

Se creía que el interior de la Tierra estaba imantada de la misma forma y los científicos se sintieron muy perplejos cuando vieron que la dirección de la aguja del compás magnético se desviaba ligeramente en todos los lugares, década tras década, sugiriendo que existía una pequeña variación del campo magnético terrestre. 

 ¿Cómo puede un imán producir estos cambios? Edmond Halley (famoso por el cometa) propuso ingeniosamente que la Tierra contenía un cierto número de capas esféricas, una dentro del otra, cada una imantada de forma diferente y que giraban lentamente entre sí.

Edmond Halley
Hans Christian Oersted
Hans Christian Oersted fue un profesor de ciencias en la Universidad de Copenhague. En 1820 preparó en su casa una demostración científica para sus estudiantes y amigos. Planeaba demostrar el calentamiento de un hilo mediante una corriente eléctrica y también llevar a cabo demostraciones sobre el magnetismo, para lo que dispuso de una aguja montada en una peana de madera.
Mientras llevaba a cabo su demostración eléctrica, Oersted observó para su sorpresa que cada vez que se conectaba la corriente eléctrica, la aguja se movía. Silenció esto y finalizó sus demostraciones, pero en los meses siguientes trabajó duro intentando buscarle un sentido al nuevo fenómeno.
Experimento de Oersted 
Lo que veía Oersted...
Pero no pudo. La aguja era atraída hacia el hilo o repelida por él. Más bien tendía a permanecer formando ángulos rectos (vea el dibujo). Al final publicó sus hallazgos (en latín) sin ninguna explicación.
Andre-Marie Ampere, en Francia, advirtió que si una corriente en un hilo ejercía una fuerza magnética sobre la aguja, dos hilos semejantes también deberían interactuar magnéticamente. Mediante una serie de ingeniosos experimentos mostró que esta interacción era simple y fundamental --las corrientes paralelas (rectas) se atraen, las corrientes antiparalelas se repelen. La fuerza entre dos largas corrientes rectas y paralelas era inversamente proporcional a la distancia  entre ellas y proporcional a la intensidad de la corriente que pasaba por cada una. 
    [Solo para los que demandan matemáticas: esta no es la fórmula básica. Dadas dos cortas corrientes paralelas I1 y I2, fluyendo en segmentos de hilo de longitudes L1 y L2 y separados por una distancia R, la fórmula básica nos proporciona la fuerza entre ellas como proporcional a 

    I1 I2 L1 L2/R2

    (se hace más complicada si las corrientes fluyen en direcciones inclinadas entre sí por un ángulo). Entonces, para hallar la fuerza entre hilos de forma complicada que transportan corrientes eléctricas, deben sumarse todas esas pequeñas aportaciones a la fuerza. Para dos hilos rectos, el resultado final es como arriba, una fuerza inversamente proporcional a R, no a R2]

Así que existen dos tipos de fuerzas asociadas con la electricidad --la eléctrica y la magnética. En 1864 James Clerk Maxwell demostró una sutil relación entre los dos tipos de fuerza, implicando inesperadamente a la velocidad de la luz. De este relación surgieron: la idea de que la luz era un fenómeno eléctrico, el descubrimiento de las ondas de radio, la teoría de la relatividad y una gran consecución de la física actual.
Maxwell 

      Repita el Experimento de Oersted

Usted necesitará:
  •     Una brújula de bolsillo.
  •     Un alambre bastante grueso de 30 cm de largo, aislado o descubierto.
  •     Una pila eléctrica (batería) de 1.5 voltios de tamaño "D" o "C". El voltaje es demasiado bajo para correr riesgo.

    1.     Coloque la brújula sobre la mesa, mirando hacia arriba. Espere a que apunte al norte.

    2.     Coloque el medio del alambre sobre la aguja de la brújula, también en dirección norte-sur (compare con la imágen mas arriba, "Lo que Oersted vió"). Doble los extremos del alambre de modo Que queden cerca uno del otro.

    3.     Tome un extremo del alambre con una mano y presiónelo contra uno de los extremos de la baterías.

    4.     Tome el otro extremo con la otra mano y presiónelo momentáneamente sobre el otro extremo de la batería. La aguja oscilará fuertemente 90 grados.
          Desconecte rápidamente (no es bueno para la batería atraer una corriente tan grande). La aguja oscilará volviendo a la posición norte-sur. Note que no hay hierro involucrado para producir el efecto magnético!

    5.     Repita con las conecciones de la batería invertidas. Note que ahora la aguja oscila 90 grados en dirección opuesta.

    6.     Tome un pedazo de papel de 2"x4" (5x10 centímetros) y doble el lado mas largo en dobleces, de alrededor de 3/8" (1 centímetro) de alto. Coloque el alambre sobre la mesa, su parte media en el medio de la dirección norte-sur, coloque el papel doblado sobre este de modo que el alambre quede debajo de uno de los dobleces, y coloque la brújula arriba de los dobleces. (O si no, use un pequeño bloque de madera, con un surco en la parte inferior para el alambre)
          Ahora puede repetir el experimento con la brújula sobre el alambre (Si el experimento es realizado por dos personas, no necesitan dobleces ni mesa--uno puede sostener la brújula, el otro el alambre y la batería). Note que la aguja oscila en la dirección opuesta que Cuando la brújula estaba debajo del alambre.

Lecturas adicionales:

--vea en una enciclopedia "Halley, Edmond", "Oersted, Hans Christian", "Ampere, Andre-Marie" y "Maxwell, James Clerk."

 --"De la Caída de los Cuerpos a las Ondas de Radio" ("From Falling Bodies to Radio Waves") de Emilio Segre, W.H. Freeman and Co., 1984, proporciona un muy buen relato de la historia de la electricidad y del magnetismo (y de la física hasta 1895). Segre, que ganó el premio Nobel de física, escribe en un estilo claro, con mucha clarividencia y anécdotas, sobre los descubrimientos que asentaron las bases de la física.

 --"Oersted y el Descubrimiento del Electromagnetismo" ("Oersted and the Discovery of Electromagnetism") de Bern Dibner (Blaisdell Publ. Co., 1962), un pequeño libro con detalles sobre Oersted y su tiempo.

 --"Andre-Marie Ampere" de L.Pearce Williams, Scientific American Enero 1989, p. 90.

 --"Edmond Halley, Geophysicist" de Michael E. Evans, Physics Today, Febrero 1988, p. 41-45.


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     Escríbele al Dr.Stern: (English, please):   education("at" symbol)phy6.org

Co-author: Dr. Mauricio Peredo

Traducción al Español por J. Méndez y Marina Berti

Ultima actualización 8 de Noviembre de 2004, traducir 21 December 2000 y 23 Januar 2004

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