Imanes. Los tiene en su refrigerador, ha jugado con ellos cuando era niño, incluso ha sostenido una brújula en la mano mientras la aguja de la brújula apuntaba al polo norte magnético de la Tierra. Pero, como trabajan? ¿Qué es este fenómeno del magnetismo?
¿Qué es el magnetismo?

El magnetismo es un aspecto de la fuerza electromagnética fundamental. Describe fenómenos y fuerzas asociadas con imanes u objetos magnéticos.

Todos los campos magnéticos se generan al mover la carga o al cambiar los campos eléctricos. Es por eso que los fenómenos de electricidad y magnetismo se denominan colectivamente electromagnetismo. ¡Son realmente lo mismo!

Dentro de todos los materiales, los átomos contienen electrones, y esos electrones forman una nube alrededor del núcleo atómico, con su movimiento general creando un dipolo magnético en miniatura. Sin embargo, en la mayoría de los materiales, la distribución aleatoria de las orientaciones de estos mini imanes hace que los campos se cancelen. Los materiales ferromagnéticos son la excepción.

Muchos materiales exhiben fenómenos magnéticos, como hierro, manganeso, magnetita y cobalto. Estos pueden existir como imanes permanentes o pueden ser paramagnéticos (es decir, atraídos por materiales magnéticos pero sin retener el magnetismo permanente). Los electroimanes se crean haciendo pasar corriente eléctrica a través de un cable enrollado alrededor de un material como el hierro (o por cualquier situación en la que haya una carga eléctrica en movimiento).

Los materiales magnéticos pueden atraerse o repelerse entre sí, dependiendo sobre qué partes de esos materiales se unen.
Campos magnéticos

Al igual que con la fuerza eléctrica y la fuerza gravitacional, los objetos que ejercen fuerzas magnéticas entre sí generan un campo a su alrededor. Un imán de barra, por ejemplo, crea un campo magnético en el espacio que lo rodea, haciendo que cualquier otro imán o material ferromagnético que entre en ese campo sienta una fuerza como resultado.

Una forma de visualizar el campo magnético es "to use iron filings.", 3, [[Las limaduras de hierro son pequeñas piezas de hierro que, cuando se rocían alrededor de un imán, se alinearán con las líneas externas del campo magnético, permitiéndole visualizarlas.

La unidad SI asociada con la fuerza del campo magnético es el tesla.
1 \\ text {Tesla} \u003d 1 \\ text {T} \u003d 1 \\ frac {\\ text {kg}} {\\ text {As} ^ 2} \u003d \\ frac {\\ text {Vs}} {\\ text {m} ^ 2} \u003d \\ frac {\\ text {N}} {\\ text {Am}}

Otra unidad común asociada con la fuerza del campo magnético es el gauss.

1 Gauss \u003d 1 G \u003d 10 ^{-4 T
Tipos de magnetismo}

Hay muchos tipos diferentes de magnetismo:

Paramagnetismo
describe ciertos materiales que pueden ser débilmente atraídos por los imanes, pero que lo hacen No retener un campo magnético permanente ellos mismos. En presencia de un campo externo, formarán campos magnéticos internos inducidos que se alinearán. Esto puede dar como resultado una amplificación temporal del campo magnético en general. Hay muchos tipos diferentes de materiales paramagnéticos, incluso algunas piedras preciosas.

El diamagnetismo
es una propiedad exhibida por todos los materiales, pero que generalmente es más obvia en los materiales que consideramos no magnéticos. . Los materiales diamagnéticos son muy débilmente repelidos por los campos magnéticos. En imanes permanentes y materiales paramagnéticos, los efectos del diamagnetismo son insignificantes.

El electromagnetismo
ocurre cuando la corriente eléctrica pasa a través de un cable. Ese cable puede enrollarse alrededor de una barra de hierro para amplificar el efecto ya que el hierro creará su propio campo magnético que se alinea con el campo externo. Esta forma de magnetismo es un resultado directo del hecho de que el movimiento de los electrones crea un campo magnético. (Nuevamente, ¡la electricidad y el magnetismo son dos lados de la misma propiedad física fundamental!)

El ferromagnetismo
describe cómo ciertos materiales, llamados materiales ferromagnéticos, forman imanes permanentes, que se analizan con más detalle en la siguiente sección.
Materiales ferromagnéticos

Los materiales que se sienten fuertemente atraídos por los imanes se denominan ferromagnéticos. El hierro es el material más común de este tipo. (No es sorprendente ya que el prefijo latino ferro
- significa "hierro").

Los materiales ferromagnéticos tienen lo que se llaman dominios magnéticos; es decir, regiones dentro de ellos que son como imanes, pero orientadas en diferentes direcciones para que el efecto general se cancele y generalmente no actúen como imanes. Sin embargo, si estos materiales se colocan en campos magnéticos, esto puede causar una alineación de los dominios para que todos estén alineados en la misma dirección y, por lo tanto, se vuelvan (a menudo temporalmente) como imanes.

Los materiales ferromagnéticos incluyen lodestone, hierro, níquel, cobalto y varios materiales de tierras raras, incluido el neodimio.
Imanes de barra, dipolos y propiedades magnéticas

Un imán de barra es una barra rectangular o cilíndrica de material magnético. Los extremos de un imán de barra son los polos norte y sur. Estos son los dos tipos de polos magnéticos, e interactúan entre sí a través de una fuerza magnética de forma similar a cómo las cargas positivas y negativas interactúan a través de la fuerza eléctrica.

Los imanes de barra son dipolos magnéticos. Tienen polos opuestos separados por una distancia, similar a un dipolo eléctrico. Sin embargo, una diferencia principal es que con los imanes, no se puede tener un monopolo (un polo aislado) como se puede tener con cargas. Un imán siempre existe como un dipolo y nunca como un polo norte por sí mismo o un polo sur por sí mismo. (Si corta un imán de barra por la mitad para tratar de separar los polos, ¡simplemente terminará con dos imanes dipolares más pequeños!)
Campo magnético de la Tierra

Como probablemente sepa, la Tierra tiene un imán campo. Esto permite que las personas usen brújulas para determinar en qué dirección están mirando en relación con los polos. Una brújula magnética consiste en un pequeño imán que puede moverse libremente y alinearse con cualquier campo externo. El extremo rojo de la aguja de la brújula apunta hacia el norte. El campo magnético de la Tierra actúa como un imán de barra gigante. Este imán de barra imaginario está orientado de modo que el extremo norte del imán esté en el polo sur de la Tierra y el extremo sur del imán esté en el polo norte de la Tierra.

El campo magnético de la Tierra tampoco es paralelo a la superficie del Tierra en la mayoría de los lugares. Puede determinar la declinación del campo magnético de la Tierra con una aguja de inmersión. Primero oriente la aguja horizontalmente y alinéela con el norte magnético de la Tierra. Luego gírelo verticalmente y observe el ángulo de inclinación. El ángulo es mayor cuanto más cerca esté de los polos.

El campo magnético de la Tierra crea una región del espacio que rodea al planeta llamada magnetosfera. La magnetosfera se parece esencialmente al campo magnético de un imán de barra muy grande alineado cerca del eje de la Tierra, aunque la magnetosfera puede deformarse al interactuar con partículas cargadas.

La magnetosfera nos protege del viento solar, que contiene partículas cargadas . Las interacciones entre estas partículas y las líneas del campo magnético son las que dan lugar a las auroras.
Ejemplos

El fenómeno del magnetismo se utiliza en todo tipo de aplicaciones cotidianas.

El fenómeno del electromagnetismo permite nosotros para convertir energía mecánica en energía eléctrica en generadores eléctricos. Los generadores eléctricos utilizan medios mecánicos para hacer girar una turbina (soplando viento o agua corriente) que cambia un campo magnético en relación con las bobinas de alambre, induciendo el flujo de corriente.

Los motores eléctricos son esencialmente lo opuesto a los generadores eléctricos, utilizando electromagnetismo. para convertir la energía eléctrica en energía mecánica, ya sea para ejecutar un taladro eléctrico, una mezcladora o un vehículo eléctrico.

Los electroimanes industriales son imanes gigantes con campos magnéticos muy fuertes que les permiten recoger vehículos viejos en el depósito de chatarra. .

Las máquinas de resonancia magnética utilizan fuertes campos magnéticos para crear imágenes de su interior y permiten a los médicos diagnosticar una gran cantidad de afecciones médicas.