La ciencia del Magnetismo se originó en la antigüedad . Nació de la observación de que ciertas piedras naturales se atraían entre sí y también a pequeños trozos de un metal (el hierro). Pero no otras como el oro o la plata. El término "magnetismo" proviene del nombre de una región (Magnesia) en Asia menor, una de las localidades donde se descubrieron esas piedras.

Hoy el descubrimiento del magnetismo tiene aplicaciones prácticas de gran utilidad, desde los imanes pequeños del "refrigerador" hasta la cinta magnética para grabar y los discos de computadora. Los físicos usan el magnetismo de los núcleos del átomo para obtener imágenes de los órganos internos del cuerpo humano. Las naves espaciales han medido el magnetismo de la tierra y de los otros planetas para conocer la estructura interna de éstos. 

En este capítulo iniciamos el estudio del magnetismo examinando el campo magnético y sus efectos en una carga eléctrica en movimiento. En el siguiente capítulo vamos a estudiar la producción de campos magnéticos por la corriente eléctrica. En capítulos posteriores continuamos analizando la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo, la cual se designa con el nombre común de electromagnetismo.

Interacciones y polos magnéticos

Cuando empezamos a estudiar la electrostática , descubrimos una observación - la atracción entre la varilla de plástico frotada con piel y una varilla de vidrio frotada con seda - que no pudimos explicar a partir de las fuerzas e interacciones que habíamos considerado hasta ese momento. La explicamos como una fuerza ejercida por las cargas eléctricas de una varilla sobre las cargas eléctricas de la otra. En capítulos subsecuentes aprendimos que muchos fenómenos muy interesantes y útiles podían entenderse en función de esta fuerza electrostática fundamental.

En el presente capítulo introducimos otra observación, la cual tendrá consecuencias tan interesantes y útiles como la anterior. Se basa en la interacción magnética entre objetos, cuyos efectos se exponen en los siguientes capítulos. Al iniciar este estudio, conviene tener presente muchas semejanzas importantes entre las interacciones eléctricas y magnéticas, lo mismo que las diferencias más significativas entre ellas.

A principios del siglo VIII a. de C., los griegos habían descubierto que un trozo de magnetita mineral (conocida como piedra imán o calamita, un oxido de hierro) atraía un trozo de hierro, pero sin ejercer una fuerza mesurable en la mayoría de los otros materiales. Mas tarde se descubrió que un pedazo de este material podía atraer o repeler otro de magnetita, según su orientación relativa. En estos experimentos y en los que se comenta a continuación, es necesario determinar que ninguno de los dos objetos transporta una carga eléctrica neta, pues sólo así podremos estar seguros de que las nuevas fuerzas no son de origen eléctrico.

En el siglo XII ya se conocía el siguiente experimento: un pequeño trozo de magnetita en forma de aguja se suspende de modo que gira alrededor de un eje vertical. Inclusive sin ningún otro trozo de magnetita o hierro cercano, girará espontáneamente alrededor de su eje y, con el tiempo, se detendrá con un extremo señalado hacia el polo norte geográfico de la Tierra. Marquemos ese extremo pintándolo de rojo. Siempre apuntará en esa dirección sin importar dónde efectuemos el experimento.

Figura (1) :En cualquier lugar de la Tierra, una aguja magnética apuntará aproximadamente hacia el polo norte

El aparato que hemos construido es una brújula magnética, la cual responde al campo magnético de la Tierra del mismo modo que dos trozos de magnetita ejercen fuerza uno sobre el otro. Este resultado lo describimos empleando el mismo lenguaje que el de las interacciones eléctricas: un trozo de magnetita (o de la Tierra) crea un campo magnético y el otro reacciona ante el. La dirección de la brújula indica la del componente horizontal del campo magnético de la Tierra.  

También podemos servirnos de nuestra brújula magnética para localizar el campo magnético de un imán de barra, porque apunta al norte si lo colgamos como una brújula. Por convención, lo llamamos "buscador del norte" o simplemente polo norte del imán y al extremo opuesto, polo sur. Cuando acercamos nuestra brújula al imán de la barra, la primera gira hasta que su dirección indica la del campo magnético en ese punto, según se observa en la figura (2). Como veremos en el próximo capítulo, el campo magnético de la Tierra se parece, en muchos aspectos, al imán de una barra.

Figura (2) : La aguja de la brújula muestra el campo magnético que rodea al imán de barra