Magnetismo

Magnetismo

Inicios

El magnetismo fue descubierto hace más de 2000 años cuando los griegos observaron que cierto tipo de roca atraía materiales que contenían hierro. A esta roca le llamaron magnetita porque fue descubierta por primera vez en la ciudad de Magnesia, en Asia Menor. Tiempo después, cuando se descubrió que una magnetita suspendida de un cordel se alineaba espontáneamente en la dirección Norte a Sur, se le llamó piedra de guía o imán.

Actualmente se llama magnetismo a la propiedad que tienen ciertas sustancias como algunos minerales de hierro, cobalto o níquel de atraer partículas de hierro.

Los imanes cumplen muchas funciones de utilidad en la vida diaria. Existen imanes tan fi nos como el polvo, los cuales se emplean para grabar imágenes, sonidos o información en CD o DVD. Asimismo, los radios, televisores, teléfonos y demás aparatos cuentan con imanes para funcionar; así, algunos contribuyen a transformar la corriente eléctrica en sonido, otros, permiten el funcionamiento de los motores, y otros más, ayudan a que las puertas de los refrigeradores permanezcan herméticamente cerradas.

El magnetismo ha jugado un papel preponderante en el desarrollo de la civilización, pues cuando el hombre descubrió que una aguja imantada señalaba siempre hacia el norte, pudo entonces orientarse en sus largos viajes a lo largo de los océanos

La aguja de una brújula es, sencillamente, un imán delgado que está apoyado en su centro de modo que pueda rotar libremente. Si en la vecindad de una brújula no hay otros imanes, la aguja se alinea aproximadamente en la línea Norte a Sur

Polos magnéticos

Para establecer reglas de cómo interactúan los imanes, se asignan polaridades a sus extremos. Así, al suspender un imán de un cordel para que gire libremente, cuando el imán se detiene, su extremo que señala hacia el Polo Norte geográfico recibe el nombre de polo norte y se designa con N. Al extremo que señala hacia el Polo Sur geográfico se la llama polo sur y se le designa con S.

La región de mayor atracción de un imán reside en sus extremos, es decir, en sus polos. Para demostrar experimentalmente este hecho, acerquemos tachuelas de hierro al centro y a los extremos de un imán. Notarás que la atracción del imán sobre las tachuelas es más intensa en los polos.

Fuerza entre los polos magnéticos

Entre los polos magnéticos se ejercen fuerzas que pueden ser de atracción o repulsión. Si el polo norte de un imán lo acercamos al polo norte de otro imán, ocurre una repulsión entre ellos; lo mismo ocurre si el polo sur de un imán se acerca al polo sur de otro imán. En cambio, el polo norte de un imán atrae el polo sur de otro.

Los polos magnéticos iguales se repelen y los opuestos se atraen

Inseparabilidad de los polos magnéticos

Si los polos magnéticos se encuentran en los extremos de un imán, pareciera lógico que para separar el polo norte del sur lo que habría que hacer es cortar el imán por el centro.

Sin embargo, al hacerlo, encontraremos que las dos partes resultantes son cada una un imán con sus correspondientes polos. Si continuamos cortando los imanes obtenidos, siempre encontramos que cada parte, por pequeña que sea, tendrá en todo momento un polo norte y un polo sur; es decir, cada una de las partes obtenidas será en sí misma un imán.

Deducimos, pues, que es imposible separar un polo magnético. En otras palabras, los polos aparecerán siempre por parejas: un polo norte y un polo sur

Tipos de imanes

De acuerdo con su origen, los imanes puede ser naturales o artificiales. Los imanes naturales son los que se encuentran ya magnetizados en la naturaleza; por ejemplo, la magnetita, la pirita y la calcetita

Los imanes artificiales son aquellos que son producidos por algún procedimiento. Los más comunes son de hierro o de acero, los cuales se magnetizan al frotarlos con otro imán o generalmente por medio de una corriente eléctrica, por ejemplo, el electroimá

Los imanes artificiales que conservan su propiedad magnética se denominan imanes permanentes. Los de acero o con aleaciones de cobalto o níquel constituyen imanes muy fuertes que duran por tiempo indefinido, por ejemplo, el alnico es un imán muy poderoso formado fundamentalmente por aluminio, níquel, cobalto y hierro.

Campos magnéticos

Las fuerzas de atracción y repulsión entre dos imanes ocurren no sólo cuando éstos se ponen en contacto entre sí, sino también cuando no se tocan. En la misma forma que las fuerzas eléctricas de largo alcance y la gravitacional, las fuerzas magnéticas se pueden describir mediante la existencia de un campo magnético alrededor de los imanes. La región del espacio donde se manifiestan los efectos de un imán se llama campo magnético.

La existencia de un campo magnético alrededor de un imán se puede comprobar realizando la siguiente actividad: coloca una hoja sobre un imán y después esparce limaduras de hierro sobre la hoja. Las limaduras perfilan una imagen bidimensional del campo como se ilustra en la fi gura 3.168. Las líneas de limadura nos ayudan a visualizar el campo magnético y nos proporcionan una medida de su intensidad.

La dirección de una línea de un campo magnético, se define como la dirección en la cual el polo norte de una brújula apunta cuando se coloca en el campo magnético.

Magnetismo terrestre

El hecho de que el polo norte de un imán suspendido se oriente siempre hacia el Polo Norte geográfico, nos revela que alrededor de la Tierra existe un campo magnético. William Gilbert fue el primero en comprobar que la Tierra actúa por sí misma como un imán. Así, el campo magnético de la Tierra es el que hace que las agujas de las brújulas se alineen aproximadamente hacia el Polo Norte geográfico. Sin embargo, dado que el polo norte de una brújula es atraído hacia el Polo Norte geográfico, entonces este polo geográfico es el polo magnético sur y por consecuencia el Polo Sur geográfico es el polo magnético norte.

En la fi gura 3.174 se muestra un modelo de las líneas de fuerza en el campo magnético terrestre. Observa que sus polos magnéticos no coinciden con sus polos geográficos. La línea que une los polos magnéticos forma aproximadamente un ángulo de 11° con el eje de rotación de la Tierra. Este ángulo se llama ángulo de declinación magnética.

Densidad del flujo magnético

Las líneas de campo magnético que pasan a través de una superficie se llaman flujo magnético y se designa con Φ. Una sola línea de fuerza magnética equivale a la unidad de flujo magnético en el sistema CGS y recibe el nombre de Maxwell. La unidad de flujo en el SI es el Weber (wb)

Se llama densidad de flujo magnético (B), al flujo magnético Φ que pasa a través de una unidad de área perpendicular

La unidad de la densidad del flujo magnético es el wb/m2 , que se denomina tesla y se designa con T

La densidad del flujo magnético representa el campo magnético en un punto dado. Es una cantidad vectorial B cuya dirección es la del campo magnético. Otros nombres dados a B son inducción magnética y, coloquialmente, intensidad de campo magnético