¿Qué es el Magnetismo?.
¿Alguna vez escuchaste
hablar de los llamados fenómenos
magnéticos? Se han estudiado de diversas maneras a lo largo de la
historia y son en verdad muy interesantes. Te invito a que hoy me acompañes
para conocer cómo y por qué se producen los fenómenos magnéticos.
¿Qué es
un fenómeno magnético?
Durante siglos, los
fenómenos magnéticos han intrigado a gran parte de la comunidad científica,
pero hoy sabemos muy bien su origen. Aunque suele haber confusiones con
los términos, un fenómeno magnético es
en sí una instancia del magnetismo.
Es decir que los fenómenos magnéticos son lo
que produce un campo magnético que surge cuando existe carga en movimiento en
una corriente (o hasta en un átomo) y dipolos magnéticos intrínsecos.
Es así
que el magnetismo se observa siempre que partículas cargadas eléctricamente que
están en movimiento. Por ejemplo, del movimiento de electrones en una corriente
eléctrica o en casos del movimiento orbital de los electrones alrededor del
núcleo atómico.
¿Qué es el
magnetismo?
Todos estamos
familiarizados con el magnetismo, ya sea
en menor o en mayor medida. Una de las formas más comunes en las que este
fenómeno físico se nos manifiesta, o una de las que más acostumbrados estamos a
presenciar en lo cotidiano, es la capacidad de determinados objetos para atraer
o repeler otros metales. Claro, me refiero a lo imanes,
presentes en todo tipo de objetos que usamos cada día. Ahora bien, utilizamos
los imanes muy a menudo, pero ¿sabes cómo funcionan? ¿Cómo se explican sus
propiedades? ¿Qué es el magnetismo? Entonces te invito a contestar todas estas
preguntas.
El
magnetismo y su funcionamiento
Ya dijimos entonces que el magnetismo es uno
de esos fenómenos de la física que
experimentamos a diario, a pesar de que pocas veces somos conscientes de ello.
Por ejemplo, con el simple hecho de pegar el imán de una pizzería sobre tu
nevera ya estás aprovechando las propiedades de un campo magnético, otro de los
conceptos básicos y fundamentales para comprender qué es el magnetismo. Pero primero lo
primero, vamos a ver qué dice el diccionario sobre el magnetismo. En la RAE se especifica:
1. m. Poder de atracción de la piedra imán sobre
el hierro.
2. m. Propiedad de los imanes y las corrientes eléctricas de ejercer acciones a distancia, tales como atracciones y repulsiones mutuas, imantación por influencia y producción de corrientes eléctricas inducidas.
2. m. Propiedad de los imanes y las corrientes eléctricas de ejercer acciones a distancia, tales como atracciones y repulsiones mutuas, imantación por influencia y producción de corrientes eléctricas inducidas.
En otras palabras, el término magnetismo se
utiliza para describir las fuerzas de atracción y repulsión entre diferentes
materiales, como el hierro y otros metales. Todo se debe al movimiento de
partículas cargadas eléctricamente o a la inherente característica de los
objetos magnéticos, como en los imanes.
De esta manera, tanto la atracción o la repulsión va a depender del movimiento
de las partículas cargadas de esta forma.
Entonces, el magnetismo
consiste en la interacción entre dos o más elementos, la cual se expresa por
medio de la atracción o la repulsión entre ambos y, a su vez, esto depende de
los polos magnéticos que están en juego, los cuales funcionan según la conocida
lógica de 'los opuestos se atraen'. Para entender qué es el
magnetismo, también nos conviene saber lo que es un
electrón.
Electrones
y campos magnéticos
El electrón es una partícula que
forma parte de la estructura atómica y funciona como un pequeño imán. Los
electrones están orientados en distintas direcciones, pero en un imán los
mismos se orientan hacia una dirección común, lo cual atrae objetos con un polo
opuesto. Así, un cuerpo con electrones orientados en una dirección X se atraerá
a otro orientado a una dirección Y, generando un campo magnético entre
ambos y llamamos así campo magnético al área
de influencia ejercida por la fuerza magnética. Pero, por otro lado, si dos
objetos con los electrones orientados hacia la dirección X se juntan, los
mismos se repelen y no podrán unirse.
Se cree que el magnetismo opera nada más
que en metales. Sin embargo, el aire o el agua también tienen campos
magnéticos. De hecho, la Tierra por su composición presenta una polaridad
magnética y el campo
magnético terrestre existe e incluso cambia de orientación cada
determinado tiempo, algo de lo que ya hemos hablado en varios oportunidades
anteriores.
Interesante,
¿no lo crees? ¿Qué más sabes sobre el magnetismo? ¿Podrías nombrar algunos
otros ejemplos en los que se desarrolle esta clase de fenómenos?
¿Conoces cuáles son las teorías
del magnetismo que existen?
Cómo se
producen los fenómenos magnéticos
La misma
situación que crea los campos magnéticos también causa sus efectos creando una
fuerza y es allí cuando se producen los llamados fenómenos magnéticos. Entre
ellos se encuentra la levitación magnética (levitación se define como el efecto
por el que un cuerpo u objeto se halla en suspensión estable en el aire, sin
mediar de otro objeto físico en contacto con el primero que sustente al que
levita). En esta forma de levitación se pueden agrupar:
La que
emplea imanes
Por
ejemplo, dos imanes atravesados por un hilo, dispuestos de forma que se
enfrentan a polos iguales. Esta versión es conocida también como
pseudolevitación, ya que en realidad requiere de una ligadura adicional, como
por ejemplo el hilo comentado.
La que se
produce a través de la superconductividad
Concretamente
por causa del efecto Meissner, que consiste en la desaparición total del flujo
del campo magnético en el interior de un material superconductor por debajo de
su temperatura crítica.
La debida
al diamagnetismo
También conocida como la suspensión electromagnética, que
es una propiedad de los materiales que consiste en ser repelidos por los
imanes, la cual, con la ayuda de servomecanismos, es aplicada en trenes de
levitación magnética.
El campo
magnético de la Tierra
Otro ejemplo claro de los
fenómenos magnéticos es el campo
magnético de la Tierra, que es producido por los movimientos de metales
líquidos en el núcleo del planeta y está presente no sólo la Tierra sino en
otros cuerpos celestes como el Sol.
El campo
magnético de la Tierra se extiende hasta cubrir toda la superficie de nuestro
planeta (formando la magnetosfera) y continúa hacia el espacio exterior,
protegiéndonos del viento solar y otros fenómenos que harían casi imposible la
vida en nuestro mundo.
Teorías del
magnetismo
El magnetismo es un fenómeno
físico que despierta mucha curiosidad, quizás sea por el hecho que se trata de
una fuerza invisible a nuestros ojos. Existen
muchas teorías del magnetismo que
explican con exactitud cómo actúa esta fuerza de atracción o repulsión entre
los materiales, conozcamos algunas de ellas.
El
magnetismo de la Tierra o el campo magnético terrestre
Mediante la observación y
el estudio de las ondas sísmicas,
se dedujo que la Tierra tiene
un núcleo líquido de alta densidad y que a su vez, dentro de este núcleo
líquido hay un núcleo sólido. La teoría del magnetismo
de la Tierra señala que dicho núcleo actúa como un gigantesco imán gracias al cual, por
ejemplo, se puede explicar cómo funcionan las brújulas.
Según esta teoría, desde el núcleo de
la Tierra se extiende un campo
magnético hacia el exterior hasta confluir con las partículas del
viento solar, que como mencionaba, podría simplificarse suponiendo que en el
interior de nuestro planeta existiese un enorme imán. Esta fue una de las
primeras teorías del magnetismo que
se plantearon, fue formulada cerca del año 1600 y desde entonces es aceptada
como un hecho que se ha comprobado en innumerables oportunidades.
En el siglo XIX se comenzó
a investigar el magnetismo seriamente y fue James C. Maxwell quien completó el estudio del magnetismo,
formulando las leyes que rigen este fenómeno. Hoy en día resulta prácticamente
imposible estudiar el magnetismo
y la electricidad de manera separada. El magnetismo es generado por
el movimiento de cargas eléctricas y
la teoría de Maxwell logró
unificar numerosos postulados tanto de electricidad como de magnetismo.
Dentro de las ecuaciones de
Maxwell está la Ley de Gauss,
que fue propuesta originalmente por Carl Gauss. Esta teoría relaciona los campos magnéticos, sus fuentes y
las cargas eléctricas. Puede ser aplicada sobre campos eléctricos o magnéticos
estáticos y evidencia la inexistencia de un polo magnético único e
independiente. De acuerdo con esta teoría, no existe un polo positivo o uno
negativo aislado.
La teoría
de Weber
Otra de las teorías del magnetismo más
populares refiere al alineamiento molecular del material y comúnmente se la
conoce como la teoría de Weber.
Dicha teoría señala que todas las sustancias magnéticas están compuestas de
pequeñas moléculas imantadas. Todo
material no magnetizado tiene las fuerzas magnéticas de los imanes moleculares,
neutralizados por imanes moleculares subyacentes, eliminando así cualquier efecto magnético.
Un material magnetizado tendrá
la gran mayoría de sus moléculas imantadas alineadas de forma tal que el polo
positivo o norte de cada uno de los puntos de la molécula están en una
dirección y los del polo negativo o
sur, en la dirección opuesta. Así, aquel material con moléculas alineadas
tendrá entonces un eficaz polo positivo y uno negativo igualmente eficaz.
¿Qué
otras teorías del magnetismo conoces
tú? ¿Cuál crees que es la más adecuada?
Muy bien, un conocimiento útil e interesante,
¿no es así? ¿Qué otras cosas sabes acerca del magnetismo y los fenómenos
resultantes?