A lo largo de la historia humana, se ha dicho «el magnetismo un enigma», hoy vemos como fenómenos verdes y rojos que brillan a través del cielo nocturno, conocida como el aurora boreal es un espectáculo digno de admirar.
Los científicos que estudian el cielo dicen que es el fenómeno más grandioso de la tierra. El magnetismo es un enigma; ahora, también podría ser el espectáculo más grandioso de la órbita terrestre.
En efecto muy alto, y por encima de nuestro planeta, los astronautas que se encuentran abordo de la Estación Espacial Internacional (EEI), han dedicado suficiente atención disfrutando de vistas cercanas de las auroras mientras que dicha estación realiza sus jornadas en vuelo a través de tormentas geomagnéticas.
Algo que es muy notable son las fuerzas fundamentales responsables del trabajo de todos los equipos, eléctricos, electrónicos son la eléctrica y la magnética. El magnetismo es un enigma que no lleva a la lista de aplicaciones tecnológicas es muy amplia entre ellos tenemos:
- Electroimanes
- Aparatos de medida.
- Transformadores.
- Motores.
- Aceleradores de partículas.
- Bocinas.
- Unidades de disco de computadoras.
- Unidades médicas y muchos otros más.
El magnetismo un enigma que sorprende a la humanidad
La capacidad de algunos materiales de atraer materiales como por ejemplo limaduras de hierro, es el efecto más común del campo magnético. Esta propiedad se denomina magnetismo, y la materia que la realiza se le llama imán. Los materiales que son atraídos por un imán se les denominan materiales magnéticos.
A lo largo de este post, vas a descubrir, por qué los imanes pueden alzar objetos de hierro, como clavos, clips. Estaremos centrándonos en la interacción magnética; describiendo el estudio del comportamiento de los imanes, entenderemos sobre el magnetismo un enigma y la interacción entre ellos.
¿Magnetismo un enigma por qué?
El magnetismo es una propiedad que ha sido estudiada por el hombre desde el año 1.000 aproximadamente, por lo cual los materiales se pueden atraer o repeler entre sí. Existen algunas sustancias, como la magnetita que son imanes naturales que son muy escasos o existen en muy poca cantidad.
También a través de la ciencia hemos comprendido que la misma tierra se comporta como un gran imán y que los astros como el Sol ejercen una gran influencia con acciones magnéticas muy importantes.
El Magnetismo un enigma, su historia
Hace ya varios miles de años, fueros los griegos quienes notaron que lo que hoy conocemos como magnetita, (mineral de hierro, descubierto en una región del Asia menor llamada Magnesia) tenía la propiedad de atraer pequeños trozos de hierro. también existen antecedentes o reportes de que ya los chinos (cercano al año 1.000) habían descubierto un trozo alargado de magnetita flotando en el agua, se alineaba en la dirección Norte-Sur de la tierra.
Para años posteriores a este enigmático mineral se le llegó a conocer como imán natural.
Cada uno de los conocimientos que se derivaron de la invención de la brújula, cuyo uso de orientación se extendió a Europa través de oriente medio. Desde luego la explicación del magnetismo se mantuvo durante largo tiempo como un enigma de la naturaleza.
Primeros experimentos con imanes
El médico y físico inglés William Gilbert (1544-1603), efectuó numerosos experimentos con imanes y el gran imán de la tierra, que publicó en 1600. Pero fue entrando en el Siglo XIX, debido a las experiencias de Hans Christian Oersted (1777-1851), físico danés, en 1820, que se pone en evidencia la relación entre la electricidad y el magnetismo.
Esto sin duda, abrió un gran precedente a muchos más científicos por ejemplo en Francia a Jean B. Biot (177a-1862) y Félix Savart (1791-1841) establecieron la Ley que rige la acción de una corriente sobre los imanes. Por su parte, André M. Ampere (1775-1836) modeló la propiedad magnética del imán como corrientes eléctricas que circulan en su interior y estableció la ley que rige la interacción magnética entre corrientes.
Adicionalmente, la posibilidad de inducir corriente eléctrica mediante campos magnéticos, es establecida por Michael Faraday (1791-1867), a la que llamó inducción electromagnética. También, Faraday distinguió el comportamiento magnético de las distintas sustancias y trabajó en la influencia de la electricidad sobre las sustancias químicas, describiendo de esta manera el fenómeno de la electrólisis.
James Clerk Maxwell (1831-1879), físico escoses, en 1860 sintetiza en términos matemáticos la unificación de los modelos existentes acerca de la electricidad, el magnetismo y la relación entre ellos, en lo que conocemos como la teoría electromagnética.
Las aplicaciones de esta teoría y los desarrollos que todavía continúan, están presentes en casi todas las actividades humanas actuales como la ciencia, la industria, la medicina y muchos más, por ello se considera el magnetismo un enigma.
¿Qué es un imán? ¿Qué sustancias pueden actuar como imanes?
Los materiales magnéticos se clasifican según su comportamiento al acercarse a un imán. Este material tiene la capacidad de producir un campo magnético a su alrededor y atraer materiales como el hierro (acero o fundición de hierro) y determinadas aleaciones como el alnico (aluminio-niquel-cobalto) y los óxidos mixtos sintetizados (ferritas), y con menos intensidad a otros metales como el níquel, el cobalto. Estos materiales se les denomina ferromagnéticos.
En otros casos como el oro, el aluminio, la fuerza magnética no se puede apreciar a simple vista.
Existen imanes de origen natural que manifiestan sus propiedades en forma permanente, como es el caso de la magnetita (Fe3O4).
Otros son artificiales, fabricados a partir de la aleación de diferentes metales, por ejemplo, los constituidos por fragmentos de acero sometidos a un tratamiento, como procesos de endurecimiento, recocido y temple, o aleaciones de acero con tungsteno o con cobalto, sometidos a un tratamiento térmico, por tan simples razones consideramos el magnetismo un enigma.
También están los que contienen tierras raras como los de boro-neodinio que pueden producir campos magnéticos hasta 10 veces superiores a los tradicionales.
¿Por qué la tierra es un gran imán?
El campo magnético terrestre originado por los movimientos de metales líquidos en el núcleo del planeta. Sus efectos electromagnéticos en la magnetósfera nos protegen del viento solar, y además permiten otros fenómenos muy diversos como la orientación de las rocas en las dorsales oceánicas, la magneto-recepción de algunos animales y la orientación de las personas mediante brújulas, por ello los científicos consideran el magnetismo un enigma.
Una brújula apunta en la dirección Sur-Norte magnético de la tierra por tratarse de una aguja imantada inmersa en el campo magnético terrestre; desde un punto de vista, la tierra se comporta como un imán gigantesco, cuyos polos, en la actualidad, no coinciden con los polos geográficos.
El polo Sur magnético se encuentra aproximadamente 1.800 Km del polo Norte Geográfico. En consecuencia, una brújula no apunta exactamente hacia el Norte Geográfico; la diferencia, medida en grados, se denomina declinación magnética, la cual depende del lugar de observación. El polo Sur magnético está desplazándose por la zona canadiense en dirección hacia el norte de Alaska.
¿Sabías que…?
En el transcurso de las eras geológicas los polos magnéticos de la tierra están cambiando de lugar constantemente. Parece que durante los últimos 5 millones de años los polos se han intercambiado unas 20 veces.
¿Cómo se ejerce la fuerza magnética de los imanes?
Para estudiar, la imanación es práctico utilizar limaduras de hierro, por ello, si tomamos un imán en forma de barra y distribuimos limaduras de hierro a su alrededor, podemos observar que se ordenan y tienden a acumularse en los extremos de la barra,
es decir, las limaduras son atraídas con mayor intensidad por los extremos que en el centro. Las zonas de máxima atracción se denominan polos magnéticos, cada imán tiene un polo norte y un polo sur. La parte central, que no atrae a las limaduras, es la zona neutra.
No obstante, si colocamos un imán sobre un eje, alrededor del cual pueda girar libremente en un plano horizontal, sucede que se orienta siempre de forma que uno de sus polos señala el norte geográfico, por lo que se les denominan respectivamente, polo Norte y polo Sur.
Si observamos el comportamiento mutuo de dos imanes, podemos comprobar que sus polos se ejercen fuerzas entre sí, como se indica en la siguiente figura. 
Las fuerzas magnéticas son una acción a distancia, es decir, se producen sin que exista contacto físico entre los dos imanes, es decir, se producen sin que exista contacto físico entre los imanes, y pueden ser de atracción o repulsión.
El magnetismo un enigma, aún muchos se han preguntado, ¿Qué sucede si intentamos partir un imán?
Si por accidente o a propósito fragmentamos un imán, cada sección queda convertido en un nuevo imán. Por mucho que se repita el proceso, todos los pedazos obtenidos actúan como imanes enteros o únicos y cada uno de estos trozos quedan con sus correspondientes polo norte y sur. ¿Podemos considerar un imán, como un dipolo eléctrico, con carga eléctrica positiva acumulada en un extremo y carga eléctrica negativa acumulada en el otro?.
No, por que si realmente sucediera eso, se podrían aislar las zonas donde se concentra la polaridad de cada tipo y estos pedazos obtenidos se comportarían como «objetos cargados con su respectivo signo». El hecho de que cualquier pedazo de un imán, por pequeño que sea, es también un imán.
Se tiene conocimiento de que esta observación la reportó por primera vez Petrus Peregrinus, físico francés a comienzos del siglo XIII, quien también perfeccionó la brújula.
¿Qué ocurre con un trozo de acero cuando se frota con un imán?
Otro de los fenómenos interesantes del magnetismo es lo que seguro ya conoces, es común que pongamos clavos o alfileres pegados en un imán para que no se pierdan, después de sacarlos y ponerlos varias veces observamos que ahora se comportan como imanes.
El magnetismo un enigma, por ello, la propiedad magnética se explica mediante los dipolos magnéticos de los átomos, y además se debe a que cada uno de los átomos de hierro que entran en la composición del acero sin imanar; estos imanes atómicos se encuentran desordenados, por lo que la acción de cada uno de ellos es anulada por la de otro situado a la inversa.
En el imán, por el contrario están ordenados, muchos de los polos del mismo tipo están dirigidos en un sentido específico.
El magnetismo un enigma, hace que la atracción de un imán externo hace que los imanes elementales del acero giren y se coloquen de forma que muchos de los polos del mismo tipo se orienten en la misma dirección. Ahora podrás comprender lo que le ocurrió a los clavos y alfileres que mencione antes. Hay que acercar uno de los polos del imán a un extremo de la barra, pasarlo hasta llegar al otro extremo, varias veces en el mismo sentido.
Este es uno de los procedimientos más sencillos y antiguos para obtener imanes de pequeñas dimensiones aunque resultan poco potentes. Los imanes potentes se construyen aprovechando las propiedades de la corriente eléctrica. El magnetismo es un enigma, por eso ¡Ten cuidado con los imanes y tus artefactos electrónicos!
Finalmente, ¿Cómo podemos medir la fuerza entre dos imanes? el magnetismo un enigma
Podemos medir la fuerza entre imanes con un dinamómetro, como se muestra en la figura. Esta experiencia comprobar la existencia de la intensidad de la fuerza magnética de interacción entre los imanes disminuye al aumentar la distancia y aumenta mientras más potente sean los imanes. Observa la similitud de esta experiencia con la realizada por coulomb, para las cargas eléctricas.
Por este y otras situaciones relacionadas con la ciencia, el magnetismo un enigma, que vale la pena seguir investigando.
Muy bien, así hemos llegado al final de este artículo, y si quieres leer otros artículos de interés:
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Preguntas Frecuentes
Esta sección está destinada a dar respuesta a preguntas relacionadas con el artículo, te puede interesar leer:
1.- ¿Qué son materiales diamagnéticos?
El diamagnetismo es una propiedad de los materiales que básicamente su función es repeler los campos magnéticos. Algunos materiales diamagnéticos, son el agua, el bismuto metálico, el hidrógeno, el helio, además algunos gases nobles, el cobre, el cloruro de sodio, el oro, el silicio, el germanio, el grafito, el bronce, y el azufre.
2.- ¿Qué son materiales paramagnéticos?
Los materiales paramagnéticos los cuales son atraídos por los campos magnéticos, los materiales paramagnéticos, son la mayoría de los que encontramos en la naturaleza como aluminio, platino, titáneo entre otros. No presentan ferromagnetismo, y su reacción frente a los campos magnéticos es muy poco apreciable
3.- ¿Qué es la brújula?
Es un instrumento de orientación que utiliza una aguja imantada para señalar el norte magnético terrestre. Su funcionamiento se basa en el magnetismo terrestre, por lo que señala el sur magnético que corresponde con el norte geográfico y es improductivo en las zonas polares norte y sur debido a la convergencia de las líneas de fuerza del campo magnético terrestre.