Magnetismo
Los imanes son los materiales que presentan las propiedades del magnetismo. Hay que destacar que estos pueden ser naturales o artificiales. El más común de los imanes naturales es un mineral llamado magnetita. Los imanes pueden ser permanentes o temporales, según el material con el que se fabriquen y según la intensidad de campo magnético al que le sometan.
Partes de un imán: los polos magnéticos
Cualquier imán presenta dos zonas donde las acciones se manifiestan con mayor fuerza. Estas zonas están situadas en los extremos del imán y son los denominados polos magnéticos: Norte y Sur.
Una de las propiedades fundamentales de la interacción entre imanes es que los polos iguales se repelen, mientras que los polos opuestos se atraen.
El efecto de atracción y repulsión tiene que ver con las líneas de campo magnéticas. Las líneas de campo magnéticas exteriores suelen ir del polo Norte al polo Sur. Por lo tanto, cuando se acercan dos polos opuestos, estas líneas tienen a saltar de un polo a otro: tienden a pegarse. Y según sea la distancia entre los dos imanes esta atracción será mayor o menor.
En cambio, cuando se acercan dos polos iguales, estas líneas de campos no tienden a saltar de un polo a otro, si no que se empiezan a comprimir hacia su propio polo. Cuando esta compresión es máxima, las líneas de campo tienden a expandirse, lo que provoca que los polos iguales de dos imanes no puedan acercarse y se repelan.
El campo magnético, flujo magnético e intensidad de campo magnético
El campo magnético es la agitación que produce un imán a la región que lo envuelve. Es decir, el espacio que envuelve el imán en donde son apreciables sus efectos magnéticos, aunque sea imperceptible para nuestros sentidos.
Para poder representar un campo magnético utilizamos las llamadas líneas de campo. Estas líneas son cerradas: parten (por convenio) del polo Norte al polo Sur, por el exterior del imán. Sin embargo por el interior circulan a la inversa, de polo Sur a polo Norte.
Las líneas de campo no se cruzan, y se van separando, unas de las otras, en alejarse del imán tangencialmente a la dirección del campo en cada punto.
El recorrido de las líneas de fuerza recibe el nombre de circuito magnético, y el número de líneas de fuerza existentes en un circuito magnético se le conoce como flujo magnético.
Estas líneas nos dan una idea de:
Dirección que tendrá el campo magnético. Las líneas de campo van desde el polo sur al polo norte en el interior del imán y desde el polo norte hasta el polo sur por el exterior.
La intensidad del campo magnético,también conocida como intensidad de campo magnético, es inversamente proporcional al espacio entre las líneas (a menos espacio más intensidad).
Tipos de imanes
Imanes permanentes
El cierre de tu botiquín de baño y los auriculares de tu reproductor de música portátil usan imanes permanentes. Cuando combinas ciertos metales, como el hierro y el níquel, y expones el material resultante a un campo magnético potente, adquiere su propio campo. Un imán permanente tiene polos norte y sur diferentes y se adhieren a superficies de hierro o acero. Un imán permanente, al igual que todos los imanes, muestra atracción y repulsión hacia otros imanes (ya que los polos similares se repelen y los opuestos se atraen). Bien cuidado, un imán permanente mantiene su potencia por muchos años, aunque el calor y los impactos fuertes lo debilitan.
Electroimanes
Si alguna vez has observado la grúa de un depósito de chatarra al levantar un auto, habrás visto un gran electroimán en acción. Un electroimán consiste en una bobina de alambre enroscada alrededor de un trozo de hierro. Si no hay una corriente eléctrica a través de él, el electroimán no muestra campo magnético. Cuando la corriente lo atraviesa, el imán produce un campo. Cuanto más grande sea la bobina, y cuanta más energía obtenga, mayor será la potencia del imán. Si reviertes el flujo de corriente a través del electroimán, sus polos también se revierten.
Materiales paramagnéticos
No puedes transformar una pieza de aluminio o de cobre en un imán permanente. Sólo el hierro, el níquel y algunos otros metales poseen esta capacidad. Estos producen, sin embargo, campos magnéticos débiles en la presencia de otros imanes. Los científicos llaman a esta propiedad paramagnetismo. Cuando eliminas el campo magnético, el campo alrededor de estos materiales débiles desaparece. Las plantas de reciclaje utilizan esta propiedad para separar las latas de aluminio del plástico y otros deshechos. Un fuerte electroimán envía las latas a un recipiente de recolección especial.
Materiales diamagnéticos
Algunos pocos materiales producen un campo magnético opuesto al ser colocados cerca de un imán. Ya que su polo norte enfrentará el polo norte del imán, los dos objetos se repelen entre sí. La fuerza producida por estos materiales diamagnéticos es muy débil, salvo que tengas un imán muy potente. Los científicos han hecho levitar gotas de agua, trozos de grafito y hasta pequeñas ranas a través de la repulsión diamagnética con algunos de los imanes más poderosos del mundo.
Declinacion magnética
La declinación magnética en un punto de la Tierra es el ángulo comprendido entre el norte magnético local y el norte verdadero (o norte geográfico). En otras palabras, es la diferencia entre el norte geográfico y el indicado por una brújula (el denominado también norte magnético).
Por convención, a la declinación se le considera de valor positivo si el norte magnético se encuentra al este del norte verdadero, y negativa si se ubica al oeste.
La expresión variación magnética equivale a declinación (magnética). Se emplea en algunas modalidades de navegación, entre ellas la aeronáutica. Las líneas de igual valor de declinación magnética se denominan curvas isogónicas (de igual valor angular).
De ellas, a las de valor nulo se les denomina curvas agónicas (sin ángulo). Una brújula ubicada en una posición representada en una curva agónica apunta exactamente al norte verdadero, ya que su declinación magnética es nula.
Densidad del flujo magnético
La inducción magnética es la producción de una fuerza electromotriz a través de un conductor cuando se expone a un campo magnético variable. Se describe matemáticamente por la ley de inducción de Faraday, en nombre de Michael Faraday, que generalmente se le atribuye el descubrimiento de la inducción en 1831.
La densidad de flujo magnético, cuyo símbolo es B, es el flujo magnético que causa una carga de difusión en movimiento por cada unidad de área normal a la dirección del flujo. En algunos textos modernos recibe el nombre de intensidad de campo magnético, ya que es el campo real.
La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el tesla.
Está dado por:
donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga que se mueve a una velocidad v a una distancia r de la carga, y ur es el vector unitario que une la carga con el punto donde se mide B (el punto r).
