Capítulo I: Magnetismo

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Gilbert nombro polo que busca al norte a la punta de la brújula que señala ese punto, y polo que busca al sur al otro extremo; actualmente solo se le llama polo norte y polo sur. También demostró que cuando un imán se rompe en varios pedazos, cada uno se trasforma en un nuevo con sus dos polos en cada extremo.

Gilbert descubrió cómo interactúan los polos de los imanes y demostró que polos iguales se rechazan y los polos distintos se atraen. Realizo experimentos con trozos de hierro sin imantar y encontró que eran atraídos indistintamente por los polos norte y sur.

Finalmente observo que la fuerza de atracción o de repulsión entre imanes es mucho mayor en los polos.

1.5 Imanes permanentes y temporales

La mayoría de los imanes utilizados ahora son artificiales, pues se pueden fabricar con una mayor intensidad magnética que los naturales, además de tener mayor solides y facilidad para ser moldeados según se requiere. No todos los metales pueden ser imantados y otros, aunque puedan adquirir esta propiedad se desimantan fácilmente.

Muchos imanes se fabrican con níquel, aluminio, hiero con cromo, cobalto, tungsteno. La imantación de un trozo de acero como una aguja, unas tijeras o un desarmador, se hace fácilmente al frotar unas dos veces cualquiera de ellos con un imán, desde el centro del cuerpo hasta la punta.

Después de esta operación cualquiera de ellos será un imán y podrá traer limadura de hierro, clavos, tornillos, alfileres o clips. En la industria una barra de metal se imanta al someterla a la acción de un campo magnético producido por un solenoide en el que circula una corriente eléctrica.

Si la barra es de hierro dulce, se imanta, pero la imantación cesa al momento de interrumpir la corriente por ello recibe el nombre de imán temporal cuando la barra es de acero templado adquiere una imantación la cual persiste incluso después de que la corriente eléctrica se interrumpe en el solenoide con la cual se obtiene un imán permanente.

1.6 Campos magnéticos

Desde hace más de un siglo el inglés Michael Faraday estudio los efectos producidos por los imanes imagino que de un imán salían hilos o líneas que se esparcían, a esta las llamo líneas de fuerza magnética dichas líneas se encuentran más en los polos pues ahí la intensidad es mayor.

Las líneas de fuerza producidas por un imán ya sea de barra o de herradura, se esparcen desde el polo norte y se curvan para entrar al sur. A la zona que rodea un imán y en la cual su influencia puede detectarse recibe el nombre de campo magnético. Cuando un polo norte se encuentra cerca de un polo sur las líneas de fuerza se dirigen del norte al sur; cuando se acercan los dos polos iguales, las líneas de cada uno se alejan de las del otro.

Todo imán está rodeado por un espacio en el cual se manifiestan sus efectos magnéticos. Dichas regiones se llaman campos magnéticos. Así como las líneas del campo eléctrico fueron útiles para descubrir los campos eléctricos, las líneas del campo magnético, llamadas líneas de flujo, son muy útiles para visualizar los campos magnéticos. La dirección de una línea de flujo en cualquier punto tiene la mima dirección de la fuerza magnética que actuaría sobre un polo norte imaginario aislado y colocado en ese punto. De acuerdo con esto, las líneas de flujo magnético salen del polo norte de un imán y entran en el polo sur.

Si colocamos un imán debajo de un vidrio y espolvoreamos sobre la limadura de hierro, esta se dispersará formara líneas de fuerza, las cuales parecerán dirigirse de un polvo a otro. A este conjunto de líneas de fuerza que forman el cuerpo magnético se le da el nombre de espectro magnético.

Las líneas formadas por limadura de hierro se deben a que cada una de las partículas de hierro se convierte en un imán temporal por inducción, y se alinea por si misma al igual que la brújula, si la colocamos dentro del campo magnético, tomando la dirección de las líneas de fuerza del campo en cada uno de los puntos en partículas dentro de él.

El campo magnético se puede originar por conductores con corriente eléctrica, por partículas y cuerpos en movimientos cargados eléctricamente y por cuerpos y materiales magnetizados.

1.7 La teoría moderna del magnetismo

En general se acepta que el magnetismo de la materia es el resultado del movimiento de los electrones en los átomos de las sustancias. De ser así, el magnetismo es una propiedad de la carga en movimiento y está estrechamente relacionado con el fenómeno eléctrico. De acuerdo con la teoría clásica, los átomos individuales de una sustancia magnética son, en efecto, diminutos imanes con polos norte y sur. La polaridad magnética de los átomos se basa principalmente en el espín de los electrones y se debe, solo en parte a sus movimientos orbitales alrededor del núcleo. La figura 1.7.1 ilustra los dos tipos de movimientos de los electrones. Los campos magnéticos de todas las partículas deben ser causaos por cargas en movimientos y tales modelos nos ayudan a describir tales fenómenos.

Los átomos en un material magnético están agrupados en microscópicas regiones magnéticas conocidas como dominios. Se piensa que todos los átomos dentro de un dominio están polarizados magnéticamente a lo largo de un eje cristalino. En un material no magnetizado, estos dominios se orientan en direcciones al azar, como indican las flechas de la figura 1.7.2a. Se usa un punto para indicar que una flecha está dirigida hacia afuera del papel, y una cruz indica una dirección hacia dentro del papel. Si un gran número de dominios se orientan en la misma dirección, como muestra la figura 1.7.2b, el material mostrara fuertes propiedades magnéticas. Esta teoría del magnetismo es muy útil porque ofrece una explicación para gran número de los efectos magnéticos observados en la materia. Por ejemplo, una barra de hierro no magnetizada se puede trasformar en un imán cerca de ella o en contacto con ella. Este proceso, llamado inducción magnética, se muestra en la figura 1.7. Las tachuelas se convierten, por inducción, en imanes temporales.

La inducción de un campo magnético provoca la alineación de los dominios, y eso da por resultado la magnetización. El magnetismo inducido es, a menudo, solo temporal, y cuando se retira el campo. Los dominios gradualmente se vuelven a desorientar. Si los dominios permanecen alineados en cierto grado después de que el campo se ha eliminado, se dice que el material está permanentemente magnetizado. La capacidad