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El campo magnético: imanes, líneas de campo y brújulas

Esta lección es parte de Temario de Física de Undécimo año Lección 11 de 17

Por Andrea del Carmen actualizado el 26 de octubre de 2026 11 min de lectura

Un imán pegado a la refrigeradora, la aguja de una brújula y una tortuga marina que cruza el océano tienen algo en común: el campo magnético. En esta lección de undécimo año vas a estudiar cómo son los imanes, qué es el campo magnético, cómo se mide y cómo se representa con líneas de campo.

También verás que la Tierra se comporta como un enorme imán, por qué funciona la brújula, qué relación hay entre la corriente eléctrica y el magnetismo, y cómo influye el campo magnético en fenómenos naturales como las auroras y la orientación de los animales.

Definición

El campo magnético es la región del espacio alrededor de un imán, de una corriente eléctrica o de una carga en movimiento en la que se manifiestan fuerzas magnéticas sobre otros imanes, sobre materiales como el hierro y sobre cargas en movimiento. Se representa con el vector B y su unidad en el Sistema Internacional es el tesla (T).

Los imanes y sus polos#

Un imán es un cuerpo que atrae el hierro y otros materiales llamados ferromagnéticos, como el níquel y el cobalto. Hay imanes naturales, como la magnetita, un mineral de hierro, e imanes artificiales. Algunos son permanentes, porque conservan su magnetismo, y otros son temporales: un clip de hierro se comporta como imán mientras está pegado a otro imán y pierde casi todo ese magnetismo al separarlo.

  • Todo imán tiene dos polos, norte y sur, donde la fuerza magnética es más intensa.
  • Los polos iguales se repelen y los polos opuestos se atraen.
  • Los polos no se pueden separar: si un imán se parte por la mitad, cada pedazo es un imán completo, con su norte y su sur.
  • Se llama polo norte de un imán al que, si el imán puede girar libremente, apunta hacia el norte geográfico.

El magnetismo tiene su origen en las cargas eléctricas en movimiento y en los propios electrones, que se comportan como diminutos imanes. En los materiales ferromagnéticos, cuando el material está imantado, muchos de esos diminutos imanes quedan alineados en la misma dirección y sus efectos se suman.

El campo magnético y su unidad#

El campo magnético es una magnitud vectorial. Según la guía del SI del NIST, el tesla equivale a un weber por metro cuadrado, y en unidades básicas, 1 T = 1 kg · s−2 · A−1. Un tesla es un campo muy intenso, así que se usan mucho el microtesla (1 μT = 10−6 T) y el nanotesla (1 nT = 10−9 T). También se usa el gauss, que no es una unidad del SI: 1 gauss = 100 000 nT = 10−4 T.

Según los Centros Nacionales de Información Ambiental de la NOAA (NCEI), la intensidad del campo magnético de la Tierra en la superficie está aproximadamente entre 25 000 y 65 000 nT, es decir, entre 0,25 y 0,65 gauss.

Ejemplo. Expresa en teslas y en microteslas el intervalo de intensidad del campo magnético terrestre.

Solución. 25 000 nT = 25 000 · 10−9 T = 2,5 × 10−5 T = 25 μT, y 65 000 nT = 6,5 × 10−5 T = 65 μT. El campo de la Tierra está entre unos 25 y 65 microteslas: entre 15 000 y 40 000 veces más débil que un campo de 1 T, aproximadamente.

Las líneas de campo magnético#

Como el campo eléctrico, el magnético se representa con líneas. El programa del MEP propone verlas con un experimento: se coloca un imán bajo una hoja de papel, se espolvorean limaduras de hierro encima y estas se ordenan formando las líneas de campo.

  • Fuera del imán, las líneas salen del polo norte y entran por el polo sur; dentro del imán siguen de sur a norte. Son curvas cerradas: no empiezan ni terminan en ningún punto.
  • En cada punto, el campo es tangente a la línea. Una brújula pequeña colocada ahí se alinea con ella, y su polo norte señala el sentido del campo.
  • Donde las líneas están más juntas, cerca de los polos, el campo es más intenso.
  • Las líneas nunca se cruzan.

Con dos imanes#

Si se enfrentan un polo norte y un polo sur, las líneas pasan de un imán al otro y los imanes se atraen. Si se enfrentan dos polos iguales, las líneas se desvían unas de otras, entre los polos queda una zona donde el campo es casi nulo y los imanes se repelen. Entre los polos de un imán de herradura, las líneas son casi paralelas y el campo es aproximadamente uniforme.

Hay una diferencia importante con las líneas de fuerza eléctricas: estas empiezan y terminan en cargas, mientras que las magnéticas son siempre cerradas, porque nunca se ha encontrado un polo magnético aislado.

La Tierra como imán y la brújula#

La Tierra tiene su propio campo magnético. La NCEI explica que más del 90 % del campo que se mide se genera en el interior del planeta, en el núcleo externo. Ese campo se parece al de un gran imán de barra cuyo eje, según la misma fuente, estaba inclinado 9,41 grados respecto al eje de rotación de la Tierra en 2020; por eso los polos magnéticos y los polos geográficos están en lugares distintos. La misma fuente señala que el campo terrestre cambia lentamente y que varía con el lugar y con el tiempo.

Una brújula es una aguja imantada que puede girar libremente. Según la NCEI, la brújula apunta en la dirección de la componente horizontal del campo magnético del lugar donde está, no hacia un punto fijo. El ángulo entre el norte magnético que marca la brújula y el norte verdadero se llama declinación magnética, y puede ser bastante distinto entre lugares separados por pocos kilómetros.

Como el polo norte de la aguja apunta hacia el Ártico y los polos opuestos se atraen, el polo magnético que está cerca del polo norte geográfico es, desde el punto de vista físico, un polo sur magnético.

Corriente eléctrica y campo magnético#

Los imanes no son la única fuente de campo magnético: toda corriente eléctrica produce un campo magnético a su alrededor. Por eso una brújula colocada junto a un cable se desvía cuando pasa corriente, como en el experimento de Oersted, que se estudia en el tema del campo electromagnético. Alrededor de un cable recto y largo, las líneas de campo son círculos centrados en el cable, y la intensidad del campo es:

Fórmula

B = μ0 · I ÷ (2π · r)

Donde B es el campo (T), I la corriente (A), r la distancia al cable (m) y μ0 la permeabilidad magnética del vacío, que según los valores CODATA 2022 del NIST es μ0 ≈ 1,2566 × 10−6 N/A2, muy cerca de 4π × 10−7 N/A2.

Ejemplo. ¿Qué campo magnético produce un cable recto y largo que lleva 10 A, a 5,0 cm de distancia? Compáralo con el campo de la Tierra.

Solución. B = μ0 · I ÷ (2π · r) = 1,2566 × 10−6 · 10 ÷ (2π · 0,050) ≈ 4,0 × 10−5 T = 40 μT. Está dentro del intervalo del campo terrestre, de 25 a 65 μT, y por eso una brújula cercana al cable se desvía cuando pasa la corriente.

A su vez, el campo magnético ejerce fuerza sobre las cargas en movimiento. Sobre una carga q que se mueve con rapidez v formando un ángulo θ con el campo B, la fuerza es F = |q| · v · B · sen θ. Esa fuerza es perpendicular a la velocidad y al campo, así que desvía la carga sin cambiar su rapidez, y es nula si la carga se mueve en la misma dirección del campo.

Ejemplo. Un protón (q = 1,602 × 10−19 C) entra con una rapidez de 2,0 × 106 m/s, perpendicular a un campo magnético de 0,50 T. ¿Qué fuerza siente? ¿Y si entra formando 30° con el campo?

Solución. Perpendicular: F = 1,602 × 10−19 · 2,0 × 106 · 0,50 · sen 90° ≈ 1,60 × 10−13 N. A 30°, como sen 30° = 0,5, la fuerza es la mitad: F ≈ 8,01 × 10−14 N.

El campo magnético en la naturaleza y en la industria#

Las auroras#

El Centro de Predicción del Clima Espacial de la NOAA explica que las auroras se producen cuando electrones acelerados en la cola del lado nocturno de la magnetosfera siguen el campo magnético de la Tierra hacia las regiones polares y chocan con átomos y moléculas de oxígeno y nitrógeno de la parte alta de la atmósfera, que emiten luz. Por eso se ven sobre todo en dos óvalos alrededor de los polos magnéticos, entre unos 60 y 75 grados de latitud norte y sur.

La orientación de los animales#

Un artículo revisado por pares, publicado en 2008 en la revista PNAS por Lohmann, Putman y Lohmann, reúne evidencia de que los salmones y las tortugas marinas detectan el campo magnético de la Tierra y lo usan como guía de dirección. Las tortugas, además, obtienen información sobre su posición a partir de dos características del campo: su ángulo de inclinación y su intensidad. En experimentos con crías de tortuga cabezona expuestas a campos magnéticos como los de tres lugares de su ruta migratoria, las crías nadaron en direcciones que las ayudarían a avanzar por esa ruta. Los autores proponen, como hipótesis, que estos animales memorizan el campo magnético de su lugar de nacimiento para regresar a él de adultos.

Aplicaciones en la industria y en la vida diaria#

  • Los motores eléctricos y los parlantes funcionan gracias a la fuerza que un campo magnético ejerce sobre un cable con corriente.
  • Los generadores de las plantas eléctricas producen corriente a partir de campos magnéticos que cambian.
  • Los imanes sirven para fijar objetos: cierres de puertas, soportes de herramientas y adornos de la refrigeradora.
  • Las grúas con electroimanes levantan chatarra de hierro y la sueltan al cortar la corriente.
  • Los equipos de resonancia magnética usan imanes superconductores; según el Departamento de Energía de los Estados Unidos, son de una aleación de niobio y titanio.

Ponte a prueba#

¿Qué pasa si se parte un imán de barra por la mitad?#

No se obtiene un polo norte por un lado y un polo sur por el otro: cada mitad se convierte en un imán completo, con su propio norte y su propio sur. Lo mismo ocurre si se vuelve a partir, por pequeños que sean los pedazos. Esto se debe a que nunca se ha encontrado un polo magnético aislado, y por eso las líneas de campo magnético son siempre curvas cerradas.

¿Cuántos teslas y cuántos gauss son 40 000 nT?#

Como 1 nT = 10−9 T, 40 000 nT = 40 000 · 10−9 T = 4,0 × 10−5 T, es decir, 40 μT. Como 1 gauss = 100 000 nT, 40 000 nT = 40 000 ÷ 100 000 = 0,40 gauss. Es un valor dentro del intervalo del campo magnético en la superficie de la Tierra, que según la NCEI va de unos 25 000 a 65 000 nT.

¿Qué campo magnético produce un cable recto y largo que lleva 15 A, a 10 cm de distancia?#

Se usa B = μ0 · I ÷ (2π · r) con r = 0,10 m: B = 1,2566 × 10−6 · 15 ÷ (2π · 0,10) ≈ 3,0 × 10−5 T, es decir, 30 μT. Es comparable con el campo de la Tierra; si la distancia se duplicara a 20 cm, el campo sería la mitad, unos 15 μT, porque disminuye en proporción inversa a la distancia.

¿Por qué la aguja de una brújula no apunta exactamente al norte geográfico?#

Porque la aguja se alinea con la componente horizontal del campo magnético del lugar, y el campo de la Tierra no está alineado con su eje de rotación: según la NCEI, en 2020 el eje del campo estaba inclinado 9,41 grados respecto a ese eje, y además el campo varía de un lugar a otro. El ángulo entre el norte que marca la brújula y el norte verdadero es la declinación magnética, y hay que corregirlo para orientarse con precisión.

¿Qué fuerza siente un electrón que se mueve a 3,0 × 10⁶ m/s perpendicular a un campo magnético de 0,20 T?#

La carga del electrón tiene un valor absoluto de 1,602 × 10−19 C y sen 90° = 1, así que F = 1,602 × 10−19 · 3,0 × 106 · 0,20 ≈ 9,61 × 10−14 N. La fuerza es perpendicular a la velocidad y al campo, y apunta en sentido contrario a la que sentiría un protón con la misma velocidad. Si el electrón se moviera paralelo al campo, la fuerza sería cero.

Fuentes#

También en Física

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