La aguja de la brújula es un imán de barra pequeña, y al dejarla girar libremente en la punta de una aguja (vertical), tiene una fricción mínima y puede orientarse a lo largo de las líneas del campo magnético.
En latitudes altas de la Tierra, puedes ver cómo un extremo de una aguja de brújula simétricamente balanceada se inclina hacia abajo mientras que el otro apunta hacia arriba, porque las líneas del campo magnético muy al norte (o muy al sur) no son paralelas a la superficie de la Tierra, sino más bien oblicuo.
Debido a esto, hemos diseñado brújulas especialmente para su uso en el norte de Noruega y el Ártico que tienen un pequeño contrapeso en el extremo que apunta hacia el sur, de lo contrario, el extremo que apunta hacia el norte se rascaría en el piso de la carcasa de la brújula y se vería obstruido. La dirección correcta.
- ¿Cuántos centavos deben apilarse antes de que se aplaste el centavo en el fondo?
- ¿Qué sucede a nivel microscópico en el flujo de corriente de desplazamiento?
- ¿Una relación de causa y efecto supone un paso del tiempo?
- ¿Por qué necesitamos gravitones? ¿Cómo encajan en el modelo estándar?
- ¿Por qué diverge la luz?
Las brújulas para su uso en la Antártida presumiblemente tienen contrapesos en el extremo opuesto de la aguja de la brújula, la que apunta hacia el norte.
Ahora, hay otro par de cosas interesantes sobre las brújulas. En primer lugar, el polo norte del imán de barra que constituye la aguja de la brújula está marcado como “S”. Esto se debe a que será atraído / alineado hacia el polo sur del campo magnético en el que se encuentra, y el propósito del extremo “S” de la aguja de la brújula es apuntar hacia el sur, por lo que debe ser un norte magnético polo.
Lo mismo con el extremo de la aguja de la brújula apuntando hacia el norte: en realidad es un polo sur magnético.
Entonces, sin conocer la geometría del imán al que se refiere en la pregunta, todo lo que puedo decir para mejorar las otras respuestas indicando que “la aguja apuntará a uno de los polos magnéticos” es que el polo sur magnético de la aguja de la brújula (marcado con “N”) apuntará hacia el polo norte magnético del imán.
La forma en que apunta hacia ese polo depende de la geometría. Como se mencionó, la aguja de la brújula es pequeña y ligera y se alineará con las líneas del campo magnético del imán mucho más fuerte. Normalmente, este imán más fuerte es la Tierra misma, y un imán local (ya sea un electroimán o un imán permanente) necesita “abrumar” el campo magnético de la Tierra para determinar la dirección de la aguja de la brújula.
Si el imán no es lo suficientemente fuerte o no está lo suficientemente cerca, la aguja de la brújula podría apuntar en alguna dirección en ángulo a las líneas del campo magnético desde el imán, ya que la aguja de la brújula se verá afectada por el campo magnético compuesto de la Tierra y el imán.
Ahora, suponiendo que el campo magnético del imán rodea la aguja de la brújula con tal fuerza que podemos ignorar el campo magnético de la Tierra, podremos explorar la geometría de las líneas de campo que conectan los polos magnéticos en el imán.
Algunas configuraciones típicas para el campo magnético son un imán de barra (con sección transversal circular o rectangular), un imán de herradura (un imán de barra que se dobla en una curva) o una placa con polaridad diferente en cada lado (un imán de barra que es muy corto y ancho).
Todas las versiones de imanes de barra son llamadas dipolos por los físicos. Colocar dos o más imanes var juntos (generalmente uno junto al otro pero en direcciones opuestas, llamados “antiparalelos” por los físicos) dará como resultado, por ejemplo, cuadrupolos (dos dipolos) u octopolos (dos cuadrupolos).
Una vez que obtiene campos magnéticos tan complejos, no es tan fácil decir exactamente hacia dónde apuntará la aguja de la brújula. Por lo tanto, los físicos ejecutan simulaciones por computadora para calcular la dirección exacta y la fuerza del campo magnético en cada ubicación / posición.
Esto es crítico para hacer posible construir y ejecutar dispositivos magnéticos enormemente complicados como el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, donde los protones que vuelan a través de un túnel circular de 27 km de largo a casi la velocidad de la luz deben enfocarse con una precisión de una milésima de milésima de centímetro, y el reactor de fusión en forma de toro en ITER donde el plasma caliente y brillante necesita ser contenido por fuerzas magnéticas, ya que evaporará las paredes del recipiente si los toca.
