Gran pregunta! Esto es algo que rara vez se cubre explícitamente, pero siempre he encontrado que es esencial para comprender intuitivamente el campo electromagnético.
Las líneas del campo magnético apuntan en la dirección donde nunca puede existir una fuerza magnética. Son vectores, pero no vectores de fuerza. La fuerza magnética depende de la dirección del movimiento de la carga eléctrica, por ejemplo, al representar un mapa si va hacia el norte, la fuerza empuja hacia el este, si va hacia el este, la fuerza empuja hacia el sur, y así sucesivamente. Pero para una posición dada en el espacio habrá una dirección en la que la fuerza magnética nunca podrá apuntar. Para el ejemplo del mapa, tal vez pueda ir hacia el norte, sur, este, oeste y todo lo demás, pero nunca hacia arriba o hacia abajo.
Entonces, debido a que la dirección de la fuerza cambia según el movimiento de una carga para que la fuerza actúe, el vector de campo magnético apunta perpendicular a este “plano” de posibles direcciones de fuerza. Es la única dirección única.
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Así que hay más en la historia, por supuesto. La fuerza magnética solo puede estar en ciertas direcciones, pero ¿por qué? Debido a la naturaleza de la fuerza magnética. La fuerza magnética es la fuerza entre cargas que se mueven entre sí. De hecho, es la fuerza eléctrica, pero se comporta de manera diferente debido a la relatividad. Entonces, las direcciones del plano de fuerza siempre contendrán la dirección de la fuerza eléctrica en ese punto, porque siempre se puede tener la fuerza eléctrica y ninguna fuerza magnética relativa.
Tenga en cuenta que debido a la naturaleza de la fuerza magnética, donde sea que exista la fuerza magnética también habrá una fuerza eléctrica. Esto se deja fuera en muchos problemas por simplicidad.
Entonces, para responder a su pregunta, las líneas del campo magnético no apuntan en una dirección de fuerza como las líneas del campo eléctrico o gravitacional. Apuntan perpendicularmente al plano de posibles direcciones de fuerza. Tenga en cuenta que solo se necesita un vector para definir un plano matemáticamente como este.
PD: Un artefacto conveniente es que los dipolos magnéticos (imanes de barra a cualquier escala) se alinearán con las líneas del campo magnético, por lo que, por ejemplo, una brújula puede apuntar en la dirección de la línea del campo magnético en un punto. Esto es particularmente interesante considerando que la línea del campo magnético no apunta en la dirección de la fuerza magnética. Se debe a la propia fuerza magnética del dipolo.
También tenga en cuenta que el imán de barra típico forzará las cargas alrededor de su eje, o hacia / lejos de él radialmente, pero nunca de norte a sur.
