Qué es la constante magnética y por qué es importante para que haya luz
Esto significa que estos tres valores no pueden ser independientes; si conoces dos de ellos, puedes deducir el tercero. ¿Cómo lo resuelven los físicos? Definimos la velocidad de la luz exactamente como 299,792,458 metros por segundo (¿cómo sabemos que es exacta? Porque definimos un metro como la distancia que recorre la luz en 1/299,792,458 de segundo). Luego medimos la constante magnética (μ0) y utilizamos ese valor junto con la velocidad de la luz para calcular la constante eléctrica (ε0).
Tal vez parezca trampa, pero para siquiera empezar a hacer ciencia de verdad, en algún momento tenemos que inventar unidades arbitrarias y definir algunos parámetros. De hecho, en el fondo, todos los sistemas de medición son inventados, al igual que todas las palabras.
Permeabilidad del vacío
Los campos magnéticos (representados por el símbolo B) pueden ser creados por imanes, como se muestra en la imagen superior. Pero debido a la interdependencia que mencionamos, también pueden generarse mediante el movimiento de cargas eléctricas (uso el término abreviado “cargas” para referirme a partículas cargadas, como los electrones). Esto se describe mediante la ley de Biot-Savart:
Rhett Allain
Se puede ver la constante magnética (μ0). También tenemos el valor de la carga eléctrica (q) que se mueve a cierta velocidad (v). Esto indica que el campo magnético aumenta con la carga eléctrica y disminuye con la distancia (r) a la carga en movimiento, y la constante magnética nos indica con precisión cuánto varía.
Por supuesto, no tratamos con electrones individuales en movimiento muy a menudo. Pero sí tratamos con corrientes de electrones en movimiento constantemente: esto es la corriente eléctrica, que podemos medir. Si conocemos la carga de las partículas en culombios, entonces el número de culombios que fluyen por segundo nos da la corriente (I) en amperios. Y podemos escribir la ecuación anterior en términos de corriente: B = μ0I/(2πr).
Está en todas partes
Lo que esto nos indica es que la corriente eléctrica genera un campo magnético. Este se utiliza en todo tipo de máquinas. Por ejemplo, nos proporciona electroimanes, cuya fuerza magnética puede activarse y desactivarse para mover objetos metálicos en fábricas y depósitos de chatarra. Así es también como los altavoces crean sonido: una señal eléctrica hace vibrar un controlador magnético, que genera ondas de presión en el aire.
Los campos magnéticos también influyen en las corrientes eléctricas. Así funcionan los motores. Una corriente circula por una bobina de alambre en presencia de un campo magnético, generalmente creado con imanes permanentes. La fuerza ejercida sobre la bobina de alambre la hace girar, y ahí tienes el motor. Puede ser el motor de un ventilador, parte del compresor del aire acondicionado o el motor principal de un vehículo eléctrico.
¡Espera! Hay más. Así como un campo eléctrico variable crea un campo magnético, un campo magnético variable crea un campo eléctrico, lo que produce una corriente eléctrica. Así es como se genera la mayor parte de nuestra energía. Alguna fuente de energía (vapor, viento, agua en movimiento, etc.) hace girar una turbina que hace girar una bobina dentro de un campo magnético. El flujo magnético variable induce un voltaje en la bobina, convirtiendo la energía mecánica en energía eléctrica que puede transmitirse a tu hogar.
Midiendo la constante magnética
¿Cómo podemos medir μ0? Un método utiliza lo que se llama una balanza de corriente. Una versión simple de esto tiene dos alambres paralelos que transportan corriente eléctrica(I) en direcciones opuestas, como se muestra en el siguiente diagrama. A continuación, se suspenden los alambres con cuerdas para que puedan separarse, así:
Rhett Allain
La corriente en cada alambre crea un campo magnético en el lugar del otro, y esto los empuja a separarse. A medida que se alejan, la fuerza magnética disminuye y la componente horizontal de la tensión en la cuerda de soporte aumenta (debido al cambio de ángulo). Una vez que estas dos fuerzas sean iguales, los alambres estarán «balanceados».
Si conoces el valor de la corriente eléctrica y la distancia entre los alambres (r), puedes determinar la constante magnética, μ0. Entonces, como mostramos anteriormente, puedes usar este valor junto con la velocidad definida de la luz para calcular la constante eléctrica, ε0.
Así que sí, se podría decir que la constante magnética es importante. Ah, ¿y cuál es el valor de esa constante? Según el Comité Internacional de Pesas y Medidas, μ0 = 1.256637061272 × 10–6 N/A2. Ni más, ni menos.
Artículo originalmente publicado en WIRED. Adaptado por Andrea Baranenko.