X. EL CAMPO MAGNÉTICO

CUANDO una carga se mueve frente a un alambre cargado, la densidad de carga positiva en el alambre ya no es igual a la densidad de las partículas negativas. En efecto, la distancia entre iones positivos se contrae de manera diferente a la forma en que lo hace la distancia entre los electrones, y la densidad de carga cambia, todo ello visto desde la carga testigo. Ésta siente, pues, una fuerza eléctrica causada por la contracción de Lorentz. Resumimos lo anterior diciendo que una corriente eléctrica origina un nuevo tipo de campo, el campo magnético, que actúa sobre cargas que se mueven en la vecindad de las corrientes, produciendo una fuerza, la fuerza magnética. Tal y como hicimos con el campo eléctrico, podemos dibujar el campo magnético. En la Figura 12 se ven las líneas de campo magnético producidas por un alambre recto con corriente. En el caso magnético, a diferencia del eléctrico, la fuerza sobre una partícula testigo que se mueve es perpendicular a las líneas del campo, como también se indica en la figura.

Figura 12. Las líneas de campo magnético que circundan un alambre recto que conduce corriente.

Si en la teoría de la relatividad dejamos que la velocidad de la luz tome un valor grandísimo, casi infinito, volvemos a la mecánica de Newton. El tiempo absoluto recobra su lugar en la descripción física y la contracción de Lorentz es pequeñísima, despreciable para todo propósito práctico. El principio de relatividad a la Einstein se vuelve el de Galileo y los efectos relativistas son minúsculos. Como la velocidad de la luz es enorme, en nuestra vida diaria aparenta ser infinita. De ahí que un habitante común y corriente no se percate de la relatividad en su vida cotidiana.

Según vimos, los efectos magnéticos tienen su origen en la contracción de Lorentz y son, por tanto, de carácter relativista. ¿Por qué, entonces, podemos usar en nuestro mundo los campos magnéticos, como lo hacemos al orientarnos usando una brújula o al utilizar el giro de un motor eléctrico? Parece que contradecimos lo que justo acabamos de decir en el párrafo anterior: el campo magnético es un efecto relativista y éstos no se sienten en la vida diaria; no obstante, todos hemos jugado alguna vez con un imán. La razón es simple, y radica en la neutralidad de la materia. La pequeña interacción magnética se deja sentir porque la que sería una acción muchísimo mayor del campo eléctrico no existe, pues la materia es neutra eléctricamente. Si, por ejemplo, en los alambres del experimento hubiera un solo tipo de cargas, y no dos con signos opuestos que se neutralicen como ocurre en la naturaleza, ñlos alambres se repelerían con una fuerza eléctrica 10²⁰ veces mayor que la magnética! Pero el caso es que la materia es neutra y los efectos magnéticos son perceptibles.

El campo magnético tiene propiedades diferentes al eléctrico. Este se crea por la presencia de una carga eléctrica; aquél sólo existe cuando hay una corriente eléctrica, es decir, cargas en movimiento. Lo anterior se refleja en la distinta naturaleza de las líneas de uno y otro campo. Si comparamos las del campo eléctrico, como aquellas que se ven en la Figura 7, con las del campo magnético, como se muestran en la Figura 12, vemos que en las primeras existen puntos de convergencia donde todo se origina, mientras que las del campo magnético no tienen principio ni fin. En un caso existe la fuente del campo —que es la carga eléctrica— y en el otro no: el análogo de esta fuente no se ha encontrado.

El monopolo magnético no es necesario para explicar lo que sabemos de las propiedades eléctricas y magnéticas de la materia. Pero si existiera, las líneas de campo producidas por la carga magnética serían como se indican en la Figura 13, que en su parte a muestra el campo magnético producido por un monopolo en reposo, y en su parte b, el campo eléctrico que genera el monopolo al moverse. Las palabras "eléctrico" y "magnético" se intercambian al pensar en el monopolo magnético en vez de la carga eléctrica, y la total simetría en nuestra imagen de los fenómenos electromagnéticos quedaría a salvo.

Figura 13. Un monopolo magnético, de existir, produciría un campo magnético como el que se ve en la parte a; al moverse, el monopolo estaría rodeado por un campo eléctrico semejante al que se muestra en la parte b de esta figura.