Los primeros fenómenos magnéticos de los que se tienen noticias están relacionados con el mineral de hierro encontrado cerca de la antigua ciudad griega de Magnesia. Se había observado que los fragmentos de este mineral, que recibe el nombre de magnetita, atraían pequeños trozos de hierro.
Los chinos, en el año 121 de nuestra era, sabían que una varilla de hierro puesta cerca de un imán natural adquiría las mismas propiedades que éste y que, si se colgaba un imán de un hilo, se orientaba en la dirección norte sur.
El primer estudio sistemático de los fenómenos eléctricos y magnéticos fue realizado en la segunda mitad del siglo XVI, por el médico inglés William Gilbert. Gilbert diferenció los dos tipos de fenómenos y fue el primer científico, que consideró a la Tierra como un gran imán.
Los imanes atraen el hierro, siendo más pronunciado el efecto en determinadas zonas del imán llamadas polos.
En un imán se distinguen dos polos magnéticos, que designamos arbitrariamente como norte y sur, y que presentan la propiedad de repelerse si son de la misma polaridad y de atraerse si son de polaridad distinta.
Este hecho, unido a que la fuerza entre los polos es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa, llevó a pensar que los fenómenos magnéticos eran análogos a los eléctricos y estaban originados por una propiedad de la materia llamada polo magnético.
Una dificultad que se aprecia en esta teoría surge al comprobar que los polos magnéticos no se encuentran nunca separados como sucede con la carga eléctrica. En el estudio del magnetismo, esta dificultad se puede salvar si describimos las acciones magnéticas utilizando el concepto físico de campo. Un imán crea, en los puntos de su alrededor, un campo magnético que se pone de manifiesto al colocar en ellos otro imán o un cuerpo de material magnético.
Una forma de hacer “visible” este campo se obtiene cuando colocamos sobre un imán una hoja de papel y esparcimos limaduras de hierro sobre ella. En estas condiciones observamos que las limaduras se distribuyen sobre esta superficie de forma que nos proporcionan una idea de la geometría de las líneas del campo magnético.
Las líneas del campo magnético son líneas cerradas. Por convenio se admite que las líneas de campo salen del polo norte y entran por el polo sur del imán.
Hasta finales de 1819 no se demostró ninguna relación entre los fenómenos eléctricos y magnéticos. La primera experiencia que puso de manifiesto la interrelación entre estos dos tipos de fenómenos fue debida al científico danés Hans Christian Oersted (1777-1851).
Oersted situó una brújula en las proximidades de un hilo conductor por el que hizo circular una corriente eléctrica continua. Observó que, cuando por el hilo pasa corriente, la aguja se orienta perpendicularmente al hilo. Por el contrario, cuando cesa el paso de la corriente, la aguja vuelve a su posición inicial. Si se invierte el sentido de la corriente, la aguja varía el sentido Norte – Sur.
El trabajo de Oersted demostró que el movimiento de las cargas eléctricas produce efectos magnéticos.
Experimentalmente se observa otra serie de fenómenos que refuerza la afirmación de que las cargas eléctricas en movimiento producen los mismos efectos que los imanes.
- Al situar dos conductores paralelos por los que circulan corrientes de intensidades grandes, aparecen fuerzas entre ambos, que son de atracción, si las corrientes llevan el mismo sentido y, de repulsión, si las corrientes llevan sentido contrario. Cuando cesa el paso de la corriente, las fuerzas dejan de actuar. La primera observación de este hecho fue realizada por Ampère, en el mismo año que realizó Oersted su experimento.
- También entre dos conductores circulares (espiras) paralelos, recorridos por sendas corrientes continuas, se producen fuerzas de atracción, si el sentido de la corriente que recorre a cada una de ellas es el mismo, y de repulsión, si estos sentidos son contrarios.
- Entre una espira por la que circula corriente continua y un imán permanente se generan también atracciones y repulsiones.
Podemos concluir: una carga eléctrica produce un campo eléctrico y, si la carga está en movimiento , produce además un campo magnético. La interrelación entre el campo eléctrico y el campo magnético da lugar al electromagnetismo.
Al igual que hicimos con las fuerzas gravitatorias y las fuerzas eléctricas, las fuerzas magnéticas también las describiremos usando el concepto de campo. Empezaremos este tema estudiando cómo las cargas eléctricas y las corrientes responden a los campos magnéticos; terminaremos estudiando cómo las cargas en movimiento producen campos magnéticos.
