¿Qué es el magnetismo? Definición, características y propiedades
Tabla de Contenidos
Definición principal
«El magnetismo es un aspecto combinado de la fuerza electromagnética. Se refiere al fenómeno físico que deriva de la fuerza causada por imanes, objetos que producen campos que atraen o repelen a otros objetos.»
Un campo magnético ejerce una fuerza en las partículas de un campo debido a la fuerza de Lorentz, según la web de la Georgia State University’s HyperPhysics. El movimiento de partículas cargadas eléctricamente proporciona el aumento del magnetismo. La fuerza que actúa en un partícula cargada eléctricamente en un campo magnético depende de la magnitud de la carga, de la velocidad de la partícula, y de la fuerza de dicho campo.
Todos los materiales experimentan el magnetismo, aunque algunos son más fuertes que otros. Los imanes permanentes están formados de materiales como hierro, que experimenta los efectos más fuertes, conocido como ferromagnetismo. Con un rara excepción, esta es la única forma de magnetismo lo suficientemente fuerte como para poder ser percibida por las personas.
Los polos opuestos se atraen
Los campos magnéticos son generados por cargas eléctricas en rotación, según informa HyperPhysics. Todos los electrones tienen la propiedad del momento angular, o giro. La mayoría de electrones tienden a formar pares, dentro de los cuales uno de ellos gira hacia arriba y el otro gira hacia abajo, de acuerdo con el Principio de Exclusión de Pauli – que asegura que dos electrones no pueden ocupar el mismo estado de energía en el mismo momento. En este caso, los campos magnéticos están en direcciones opuestas, por lo que ambos se cancelan entre sí.
Descripcion de como los polos se atraen o repelen
Sin embargo, algunos átomos contienen uno o más electrones desemparejados cuyos giros pueden producir un campo magnético direccional. La dirección de su rotación determina la dirección del campo magnético, según el Non-Destructive Testing (NDT) Resource Center. Cuando una mayoría significativa de electrones desemparejados alinea sus giros en la misma dirección, se combinan para producir un campo magnético lo suficientemente fuerte como para poder sentirse a escala macroscópica.
Los recursos del campo magnético son dipolares, tienen dos polos magnéticos, el norte y el sur. Los polos opuestos (N y S) se atraen, por lo que los polos que son iguales (N y N, o S y S), se repelen, según comenta Joseph Becker de la Universidad del Estado de San José. Esto crea un toroide, un campo magnético con forma de rosquilla, a medida que la dirección del campo se propaga hacia fuera saliendo del polo norte y entrando a través del polo sur.
El planeta por sí mismo es un imán gigante. El planeta consigue su campo magnético de las corrientes eléctricas que circulan dentro del núcleo metálico fundido, según HyperPhysics. Una brújula apunta hacia el norte porque la pequeña aguja magnética está suspendida en su interior, así que puede girar libremente para alinearse con el campo magnético de la Tierra.
Paradójicamente, lo que nosotros llamamos “Polo Norte Magnético” es en realidad el polo sur de la Tierra, debido a que los polos opuestos se atraen y no habría forma de que el polo norte de la brújula fuera atraído por el mismo polo norte de la Tierra.
Ferromagnetismo
Si el alineamiento de los electrones desemparejados persiste dentro de la aplicación de un campo magnético externo o de una corriente eléctrica, producirá un magnetismo permanente. Los imanes permanentes son el resultado del ferromagnetismo. El prefijo “ferro” hace referencia al hierro, ya que el magnetismo permanente fue observado por primera vez con forma natural de mineral natural del hierro, llamado magnetita, Fe₃O₄.
Las limaduras de hierro son atraidas si se frotan con calamita
Las piezas de magnetita pueden ser encontradas dispersas encima o cerca de la superficie de la tierra, y ocasionalmente, serán magnetizadas. Estos imanes naturales son conocidos como calamitas. “Aún no sabemos con certeza cuál es su origen, pero la mayoría de científicos creen que la calamita es magnetita que ha sido golpeada por un relámpago,” comentó la Universidad de Arizona.
Rápidamente la gente aprendió que podía magnetizar una aguja de hierro al acariciar una calamita, causando que la mayoría de los electrones desemparejados se alinearan en una dirección. Según la NASA, alrededor del año 1.000, los chinos descubrieron que un imán que flotaba en un bol de agua siempre se alineaba con la dirección norte-sur. Por esto mismo, la brújula magnética se convirtió en una herramienta de navegación tan importante, particularmente durante el día y por la noche cuando las estrellas estaban ocultas por las nubes.
Se han encontrado otros materiales con propiedades ferromagnéticas, incluyendo al níquel, al cobalto y a algunos materiales raros de la tierra como el samario o neodimio que son utilizados para realizar imanes permanentes ultra fuertes
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Otras formas de magnetismo
El magnetismo puede estar en otras formas, pero a excepción del ferromagnetismo, suelen ser demasiado débiles como para ser observados, a no ser que se encuentren en un laboratorio bajo la supervisión de instrumentos sensibles a ello o a temperaturas muy bajas.
El diamagnetismo fue el primero en ser descubierto por Anton Brugnams en 1778 – quien estaba utilizando imanes permanentes en su búsqueda de materiales que estuvieran compuestos por hierro. Se ha determinado el bismuto como el elemento con mayor diamagnetismo, sin embargo, Michael Faraday descubrió en 1845 que es una propiedad de toda la materia ser repelido por un campo magnético. El diamagnetismo se produce por el movimiento orbital de los electrones, que crean diminutos bucles de corriente, lo que produce campos magnéticos débiles.
El paramagnetismo sucede cuando un material se convierte en magnético de forma temporal, – es colocado en un campo magnético y revertido a su estado no magnético tan pronto como se devuelve al campo externo.
Otras formas más complejas incluyen al anti-ferromagnetismo, en el cual los campos magnéticos de átomos o moléculas se alinean unos próximos a otros. Adicionalmente, el ferrimagnetismo puede ser una combinación del ferromagnetismo y del anti-ferromagnetismo debido a que contiene muchas similitudes con ellos, pero aún así tiene cualidades propias, según la Universidad de California.
Electromagnetismo
El electromagnetismo se produce entre cables y campos magneticos
Cuando se mueve un cable a un campo magnético, este último le induce una corriente al primero. De forma inversa, un campo magnético se produce por una carga eléctrica en movimiento. Esto se centra en la ley de inducción de Faraday, que manifiesta las bases para los motores eléctricos, los generadores y los electroimanes. Una carga se mueve en una línea recta, a través de un cable, lo que genera un campo magnético que gira en torno a este. Cuando el cable forma un bucle, el campo adquiere la forma de rosquilla, o de toro.
Según el Magnetic Recording Handbook (Springer, 1998), por Marvin Cameras, este campo magnético puede ser fortalecido enormemente colocando un núcleo metal ferromagnético dentro del espiral de alambre.
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