MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO

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Seguramente alguna vez en tu vida has jugado con un imán, por ejemplo, atrayendo clavos, alfileres, limaduras de hierro, etcétera. Si se sostiene una barra imantada de un hilo manteniéndola horizontal, observamos que gira orientándose en dirección norte sur.

El magnetismo guarda relación con ciertas rocas halladas por los antiguos griegos hace más de 2000 años en la región de Magnesia, de ahí el término “magnetismo”. Estas piedras imán, así llamadas por ellos, tenían la extraña propiedad de atraer fragmentos de hierro. Fueron los chinos en el siglo XII los primeros en emplear los imanes en la navegación.

Más de veinte siglos después de las primeras descripciones de fenómenos magnéticos, terminó la etapa precientífica del magnetismo con la aparición de la figura del inglés William Gilbert de Colchester, en el siglo XVI, quien fue el verdadero fundador de la
ciencia del magnetismo.

William Gilbert, médico de la reina Isabel, produjo imanes
artificiales al frotar trozos de Hierro contra las piedras imán y
dedujo que una brújula siempre señala la dirección norte-sur
porque la propia Tierra tiene propiedades magnéticas.

En ese entonces, el único magnetismo conocido era el de los imanes de hierro o imanes naturales de mineral metalífero rico en hierro. Se creía que el interior de la Tierra estaba magnetizado de la misma manera, y los científicos estaban muy intrigados cuando descubrieron que la dirección de una aguja de compás en un lugar dado se desviaba lentamente, década a década, sugiriendo una lenta variación del campo magnético de la Tierra.

El punto culminante en el desarrollo del magnetismo como una ciencia separada fue alcanzado justamente cuando se hacían los primeros descubrimientos relativos a la electricidad, que prepararon la síntesis de ambas ciencias en una sola: el electromagnetismo, que reúne las relaciones existentes entre los campos magnéticos y las corrientes eléctricas.

Aunque desde hacía tiempo se había notado que la brújula cambiaba de dirección cuando los rayos en una tormenta caían cerca de un barco, fue hasta principios del siglo XIX cuando se empezó a investigar la influencia que tenía la electricidad sobre una aguja magnética.

Fue hasta 1820, y por accidente, cuando el físico danés Hans Christian Oersted realizó un descubrimiento sorprendente. Siendo Profesor de Ciencias en la Universidad de Copenhague, organizó en su casa una demostración científica para estudiantes y amigos.

Hans Christian Oersted

Oersted planeaba demostrar el calentamiento de un alambre por el flujo de una corrienteeléctrica y también llevar a cabo demostraciones de magnetismo, para lo cual habíacolocado un compás a un lado de la mesa.

Mientras efectuaba su demostración eléctrica notó, sorprendido, que cada vez queera conectada la corriente eléctrica, la aguja del compás se movía. No dijo nada y terminó sus demostraciones, pero en los meses siguientes trabajó intensamente, tratando de comprender el nuevo fenómeno.

Sin embargo, no pudo explicar por qué sucedía. La aguja no era atraída ni repelida por el alambre. En cambio, tendía a colocarse en ángulos rectos. Finalmente, publicó sus descubrimientos sin darles ninguna explicación.

Los experimentos de Oersted causaron gran sensación y fueron reproducidos por el matemático Dominique Francois Jean Arago ante la Academia Francesa en París. Siete días después del reporte de Arago, André Marie AmpEre sugirió que el ferromagnetismo era originado por corrientes eléctricas internas y que éstas fluían perpendicularmente al eje del imán.

André Marie Ampere

El matemático y físico francés pensó que si la corriente en un alambre ejercía una fuerza magnética en una aguja de compás, dos alambres similares también deberían interactuar magnéticamente. Concluyó que la naturaleza del magnetismo era diferente de lo que todos creían; era básicamente una fuerza entre corrientes eléctricas.

En una serie de ingeniosos experimentos, Ampere demostró que la interacción era simple y fundamental: dos corrientes en hilos paralelos que discurren en la misma dirección se atraen y cuando lo hacen en direcciones opuestas se repelen.

Michael Faraday realizó importantes contribuciones al estudio de la electricidad y el magnetismo. En 1830 descubrió que al mover un alambre en un campo magnético se genera una corriente (inducción electromagnética). Este descubrimiento llevó a la invención del generador eléctrico.

Las investigaciones experimentales de Faraday posibilitaron a James Clerk Maxwell, profesor de la universidad de Cambridge, Inglaterra, establecer la interdependencia de la electricidad y el magnetismo. En 1873 publicó la primera teoría unificada de electricidad y magnetismo. Postuló que la luz era de naturaleza electromagnética y que la radiación electromagnética de otras longitudes de onda debía ser posible.

TEORÌA MODERNA DEL MAGNETISMO

El magnetismo es un fenómeno físico por el que ciertos materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Además, tienen la propiedad de polaridad.

Cualquier tipo de imán, ya sea natural o artificial, posee dos polos perfectamente diferenciados: uno denominado polo norte y el otro denominado polo sur.

Una de las características principales que distingue a los imanes es la fuerza de atracción o repulsión que ejercen sobre otros metales.

Dos imanes se atraen si los acercamos por los extremos
que tienen diferente polaridad, norte con sur o sur con
norte. Si las polaridades son las mismas (polo norte con
norte, o polo sur con sur), se rechazan

Las líneas de fuerza o de campo magnético que tienen
esos polos son invisibles, pero su existencia se puede
comprobar visualmente si espolvoreamos limaduras de
hierro sobre un papel o cartulina y la colocamos encima de
uno o más imanes.

CARACTERÍSTICAS DE LOS IMANES

a) Si se toma un imán de barra y lo acercamos a limaduras de fierro, notaremos que éstas se concentran en mayor cantidad en sus extremos. Esto indica que la fuerza del imán, llamada fuerza magnética, es más intensa en esos lugares llamados polos magneticos del imán.

“Los polos magnéticos de un imán son regiones donde la fuerza magnética (o el campo) es más intensa”

Polos magneticos

b) Si suspendemos un imán de barra horizontalmente con un hilo delgado, se orienta, después de cierto tiempo, de modo que uno de sus extremos apunta hacia el norte y el otro al sur. El primero, se dice que es el polo norte magnético del imán y obviamente, el segundo es el polo sur. Esto indica que la Tierra misma es un imán, cuyo polo sur magnético está hacia el norte geográfico y viceversa, ver figura.

La Tierra es un gigantesco imán.

c) También podemos descubrir que si acercamos dos imanes de barra por sus dos polos iguales, se repelen entre sí, pero si lo hacemos con sus polos
diferentes se atraen.

d) Si por accidente se nos cae un imán, notaremos que al partirse se forman dos nuevos imanes, cada uno con sus polos norte y sur.

El campo magnético de cada uno de los átomos del hierro es tan intenso que la interacción entre átomos adyacentes provoca que grandes grupos de ellos se alineen entre sí. Estos grupos de átomos alineados se llaman dominios magnéticos. Cada dominio está perfectamente magnetizado, y está constituido por millones de átomos alineados. Los dominios son extremadamente pequeños, y un cristal de hierro contiene muchos de ellos.

Los dominios se alinean de manera muy semejante a como lo hacen las cargas eléctricas en un trozo de papel en presencia de una varilla cargada.

Los imanes se hacen así, simplemente colocando trozo de hierro para hacer que se alineen esos dominios que se resistan a hacerlo. Otra manera de alinear los dominios es frotar un trozo de hierro con un imán; el frotamiento alinea los dominios en el hierro. Si se deja caer un imán permanente o si se le calienta, algunos de los dominios se desalinean y, como consecuencia, el imán se debilita.

HECTOR VALENZUELA

HECTOR VALENZUELA

Ing. en sistemas con maestria en Ing. Administrativa