En física , la tensión magnética es una fuerza restauradora con unidades de densidad de fuerza que actúa para enderezar las líneas dobladas del campo magnético . En unidades SI , la densidad de fuerza ejercida perpendicular a un campo magnético se puede expresar como
¿Dónde está la permeabilidad al vacío ?
Las fuerzas de tensión magnética también dependen de las densidades de corriente del vector y su interacción con el campo magnético. Trazar la tensión magnética a lo largo de líneas de campo adyacentes puede dar una idea de su divergencia y convergencia entre sí, así como de las densidades de corriente. [ cita necesaria ]
La tensión magnética es análoga a la fuerza restauradora de las bandas elásticas . [1]
En magnetohidrodinámica ideal (MHD), la fuerza de tensión magnética en un fluido eléctricamente conductor con un campo de velocidad de plasma en masa , densidad de corriente , densidad de masa , campo magnético y presión de plasma se puede derivar de la ecuación del momento de Cauchy :
donde el primer término del lado derecho representa la fuerza de Lorentz y el segundo término representa las fuerzas del gradiente de presión. La fuerza de Lorentz se puede expandir usando la ley de Ampère , y la identidad del vector
dar
donde el primer término del lado derecho es la tensión magnética y el segundo término es la fuerza de presión magnética .
La fuerza debida a cambios en la magnitud y su dirección se puede separar escribiendo con y un vector unitario:
donde se ha asumido la constancia espacial de la magnitud y
tiene magnitud igual a la curvatura , o el recíproco del radio de curvatura , y está dirigido desde un punto en una línea de campo magnético hasta el centro de curvatura . Por lo tanto, a medida que aumenta la curvatura de la línea del campo magnético, también aumenta la fuerza de tensión magnética que resiste esta curvatura. [2] [1]
La tensión y la presión magnéticas están incluidas implícitamente en el tensor de tensión de Maxwell . Los términos que representan estas dos fuerzas están presentes a lo largo de la diagonal principal donde actúan sobre elementos de área diferencial normales al eje correspondiente.
La tensión magnética es particularmente importante en la física del plasma y MHD, donde controla la dinámica de algunos sistemas y la forma de las estructuras magnéticas. Por ejemplo, en un campo magnético homogéneo y en ausencia de gravedad, la tensión magnética es el único impulsor de las ondas lineales de Alfvén . [3]