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9/12/2016

Magnetismo ­ Wikipedia, la enciclopedia libre

Magnetismo De Wikipedia, la enciclopedia libre El magnetismo o energía magnética es un fenómeno natural por el cual los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión  sobre  otros  materiales.  Hay  algunos  materiales  conocidos  que  han  sido  propiedades  magnéticas detectables  fácilmente  como  el  níquel,  hierro,  cobalto  y  sus  aleaciones  que  comúnmente  se  llaman  imanes.  Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético. El  magnetismo  también  tiene  otras  manifestaciones  en  física, particularmente  como  uno  de  los  2  componentes  de  la  radiación electromagnética, como por ejemplo, la luz.

Índice 1 2 3 4

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Etimología Breve explicación del magnetismo Historia La física del magnetismo 4.1 Campos y fuerzas magnéticas 4.2 Ley de Lorentz 4.3 Dipolos magnéticos 4.4 Dipolos magnéticos atómicos 4.4.1 Clasificación de los materiales magnéticos 4.5 Monopolos magnéticos Tipos de materiales magnéticos 5.1 Electroimanes 5.2 Magnetos temporales y permanentes Unidades 6.1 Unidades del SI relacionadas con el magnetismo 6.2 Otras unidades Referencias Enlaces externos

El magnetismo se da particularmente en los cables de electromatización. Líneas de fuerza magnéticas de un imán de barra, producidas por limaduras de hierro sobre papel.

Etimología Piedras «Magnesia y Magneto» (de magnesiano, magnetismo, magnetizar) del gr. magnees (tierra, metal y óxido) procedentes de magnesia ciudad de Tesalia. «Imán»,  del  griego,  adamas,  adamantes  (diamante,  acero)  de  «a»  (privativa,  prefijo  de  contrariedad  o  de negación) y damaoo (quemar). Figo. piedra dura que no se puede o no se debiera quemar, calentar, pues los griegos debieron conocer que el calor destruye el magnetismo. Del latín manes, ­tisis, imán. Estas  piedras  eran  también  conocidas  desde  antiguo  como  «piedras  calamitas»  llamadas  vulgarmente  en Europa «yman» o «magnate, hematites siderita y heraclion». Véanse también: Magnesia del Meandro y Magnesia del Sipilos.

Breve explicación del magnetismo https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo

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Cada  electrón  es,  por  su  naturaleza,  un  pequeño  imán  (véase  momento  dipolar  magnético  electrónico). Ordinariamente, innumerables electrones de un material están orientados aleatoriamente en diferentes direcciones, pero en un imán casi todos los electrones tienden a orientarse en la misma dirección, creando una fuerza magnética grande o pequeña dependiendo del número de electrones que estén orientados. Además  del  campo  magnético  intrínseco  del  electrón,  algunas  veces  hay  que  contar  también  con  el  campo magnético  debido  al  movimiento  orbital  del  electrón  alrededor  del  núcleo.  Este  efecto  es  análogo  al  campo generado por una corriente eléctrica que circula por una bobina (ver dipolo magnético).  De nuevo, en general  el movimiento  de  los  electrones  no  da  lugar  a  un  campo  magnético  en  el  material,  pero  en  ciertas  condiciones  los movimientos pueden alinearse y producir un campo magnético total medible. El  comportamiento  magnético  de  un  material  depende  de  la  estructura  del  material  y,  particularmente,  de  la configuración electrónica.

Historia Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por los antiguos griegos. Se dice que por primera vez se observaron en la ciudad de Magnesia del Meandro en Asia Menor, de ahí el término magnetismo. Sabían que ciertas piedras atraían  el  hierro,  y  que  los  trocitos  de  hierro  atraídos  atraían  a  su  vez  a  otros.  Estas  se  denominaron  imanes naturales. El  primer filósofo que  estudió  el  fenómeno  del  magnetismo  fue Tales de Mileto, filósofo griego  que  vivió  entre 625 a. C. y 545 a. C.1 En China, la primera referencia a este fenómeno se encuentra en un manuscrito del siglo IV a. C. titulado Libro del amo del valle del diablo: «La magnetita atrae al hierro hacia sí o es atraída por este».2 La  primera  mención  sobre  la  atracción  de  una  aguja  aparece  en  un  trabajo  realizado  entre  los  años  20 y 100  de nuestra era: «La magnetita atrae a la aguja». El  científico  Shen  Kua  (1031­1095)  escribió  sobre  la  brújula  de  aguja  magnética  y  mejoró  la  precisión  en  la navegación  empleando  el  concepto  astronómico  del  norte  absoluto.  Hacia  el  siglo  XII  los  chinos  ya  habían desarrollado la técnica lo suficiente como para utilizar la brújula para mejorar la navegación. Alexander Neckam fue el primer europeo en conseguir desarrollar esta técnica en 1187. Peter Peregrinus de Maricourt, fue un estudioso francés del siglo XIII que realizó experimentos sobre magnetismo y escribió el primer tratado existente para las propiedades de imanes. Su trabajo se destaca por la primera discusión detallada de una brújula. El cosmógrafo español Martín Cortés de Albacar, formado en Zaragoza y en la escuela de pilotos  de  Cádiz,  descubrió  y  situó  el  polo  magnético  en  Groenlandia  en  1551  para  los  navegantes  españoles  e ingleses  (su  libro  fue  traducido  y  muy  reimpreso  en  Inglaterra)  facilitando  así  considerablemente  la  navegación. Galileo Galilei y su amigo sco Sagredo se interesaron en el magnetismo engastando un buen trozo de roca magnética de más de kilo y medio en un bello artilugio de madera; la magnetita se disponía de tal manera que, a modo  de  imán,  atraía  una  bola  de  hierro  de  casi  cuatro  kilos  de  peso;  pero  la  falta  de  aplicaciones  prácticas  y económicas  del  invento  desalentó  más  experimentación  por  parte  de  estos  destacados  científicos  italianos.3  En 1600 el médico y físico William Gilbert publicó en Londres su obra De magnete, magneticisque corporibus, et de magno magnete tellure; Physiologia noua, plurimis & argumentis, & experimentis demostrata ("Sobre el imán y los cuerpos magnéticos y sobre el gran imán la Tierra"), para abreviar citado como De magnete, que estableció las bases del estudio profundo del magnetismo consignando las características y tipologías de los imanes y realizando todo  tipo  de  experimentos  cuidadosamente  descritos.  Observó  que  la  máxima  atracción  ejercida  por  los  imanes sobre los trozos de hierro se realizaba siempre en las zonas llamadas "polos" del imán. Clasificó los materiales en conductores y aislantes e ideó el primer electroscopio. Descubrió la imantación por influencia y fue el primero en apercibir que la imantación del hierro se pierde al calentarlo al rojo. Estudió la inclinación de una aguja magnética concluyendo que la Tierra se comporta como un gran imán. https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo

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El  conocimiento  del  magnetismo  se  mantuvo  limitado  a  los  imanes  hasta  que  en  1820  Hans  Christian  Ørsted, profesor de la Universidad de Copenhague, descubrió que un hilo conductor sobre el que circulaba una corriente que ejercía una perturbación magnética a su alrededor, que llegaba a poder mover una aguja magnética situada en ese  entorno.4  Muchos  otros  experimentos  siguieron  con  André­Marie  Ampère,  Carl  Friedrich  Gauss,  Michael Faraday y otros que encontraron vínculos entre el magnetismo y la electricidad. James Clerk Maxwell sintetizó y explicó  estas  observaciones  en  sus  ecuaciones  de  Maxwell.  Unificó  el  magnetismo  y  la  electricidad  en  un  solo campo,  el  electromagnetismo.  En  1905,  Einstein  usó  estas  leyes  para  comprobar  su  teoría  de  la  relatividad especial,5 en el proceso mostró que la electricidad y el magnetismo estaban fundamentalmente vinculadas.

La física del magnetismo Campos y fuerzas magnéticas El fenómeno del magnetismo es ejercido por un campo magnético, por ejemplo, una corriente eléctrica o un dipolo magnético crea un campo magnético, este al girar imparte una fuerza magnética a otras partículas que están en el campo. Para una aproximación excelente (pero ignorando algunos efectos cuánticos, véase electrodinámica cuántica)  las ecuaciones de Maxwell (que simplifican la ley de Biot­Savart en el caso de corriente constante) describen el origen y el comportamiento de los campos que gobiernan esas fuerzas. Por lo tanto el magnetismo se observa siempre que partículas  cargadas  eléctricamente  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. Estas también aparecen  de  un  dipolo  magnético  intrínseco  que  aparece  de  los  efectos  cuánticos,  por  ejemplo  del  spin  de  la mecánica cuántica.

Ley de Lorentz La misma situación que crea campos magnéticos (carga en movimiento en una corriente o en un átomo y dipolos magnéticos intrínsecos) son también situaciones en que el campo magnético causa sus efectos creando una fuerza. Cuando  una  partícula  cargada  se  mueve  a  través  de  un  campo magnético B,  se  ejerce  una  fuerza  F  dado  por  el producto cruz:

donde   es la carga eléctrica de la partícula,   es el vector velocidad de la partícula y   es el campo magnético. Debido  a  que  esto  es  un  producto  cruz,  la  fuerza  es  perpendicular  al  movimiento  de  la  partícula  y  al  campo magnético. La fuerza magnética no realiza trabajo mecánico en la partícula, cambia la dirección del movimiento de esta, pero esto no causa su aumento o disminución de la velocidad. La magnitud de la fuerza es :  donde   es el ángulo entre los vectores   y  . Una herramienta para determinar la dirección del vector velocidad de una carga en movimiento, es siguiendo la ley de la mano derecha (véase regla de la mano derecha). El físico alemán Heinrich Lenz formuló lo que ahora se denomina la ley de Lenz, esta da una dirección de la fuerza electromotriz (fem) y la corriente resultante de una inducción electromagnética.

Dipolos magnéticos https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo

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Se puede ver una muy común fuente de campo magnético en la naturaleza, un dipolo. Este tiene un "polo sur" y un "polo norte", sus nombres se deben a que antes se usaban los magnetos como brújulas, que interactuaban con el campo magnético terrestre para indicar el norte y el sur del globo. Un campo magnético contiene energía y sistemas físicos que se estabilizan con configuraciones de menor energía. Por lo tanto, cuando se encuentra en un campo magnético, un dipolo magnético tiende a alinearse solo con una polaridad diferente a la del campo, lo que cancela al campo lo máximo posible y disminuye la energía recolectada en el campo al mínimo. Por ejemplo, dos barras magnéticas idénticas pueden estar una a lado de otra normalmente alineadas de norte a sur, resultando en un campo magnético más pequeño y resiste cualquier intento de reorientar todos sus puntos en una misma dirección. La energía requerida para reorientarlos en esa configuración es entonces recolectada en el campo magnético resultante, que es el doble de la magnitud del campo de un magneto individual (esto es porque un magneto usado como brújula interactúa con el campo magnético terrestre para indicar Norte y Sur). Una  alternativa  formulada,  equivalente,  que  es  fácil  de  aplicar  pero  ofrece  una  menor  visión,  es  que  un  dipolo magnético  en  un  campo  magnético  experimenta  un  momento  de  un  par  de  fuerzas  y  una  fuerza  que  pueda  ser expresada en términos de un campo y de la magnitud del dipolo (por ejemplo sería el momento magnético dipolar). Para ver estas ecuaciones véase dipolo magnético.

Dipolos magnéticos atómicos La  causa  física  del  magnetismo  en  los  cuerpos,  distinto  a  la  corriente  eléctrica,  es  por  los  dipolos  atómicos magnéticos. Dipolos magnéticos o momentos magnéticos, en escala atómica, resultan de dos tipos diferentes del movimiento  de  electrones.  El  primero  es  el  movimiento  orbital  del  electrón  sobre  su  núcleo  atómico;  este movimiento puede ser considerado como una corriente de bucles, resultando en el momento dipolar magnético del orbital. La segunda, más fuerte, fuente de momento electrónico magnético, es debido a las propiedades cuánticas llamadas momento de spin del dipolo magnético (aunque la teoría mecánica cuántica actual dice que los electrones no giran físicamente, ni orbitan el núcleo). El momento magnético general de un átomo es la suma neta de todos los momentos magnéticos de los electrones individuales.  Por  la  tendencia  de  los  dipolos  magnéticos  a  oponerse  entre  ellos  se  reduce  la  energía  neta.  En  un átomo  los  momentos  magnéticos  opuestos  de  algunos  pares  de  electrones  se  cancelan  entre  ellos,  ambos  en  un movimiento orbital y en momentos magnéticos de espín. Así, en el caso de un átomo con orbitales electrónicos o suborbitales electrónicos completamente llenos, el momento magnético normalmente se cancela completamente y solo  los  átomos  con  orbitales  electrónicos  semillenos  tienen  un  momento  magnético.  Su  fuerza  depende  del número de electrones impares. La diferencia en la configuración de los electrones en varios elementos determina la naturaleza y magnitud de los momentos atómicos magnéticos, lo que a su vez determina la diferencia entre las propiedades magnéticas de varios materiales. Existen muchas formas de comportamiento magnético o tipos de magnetismo: el ferromagnetismo, el diamagnetismo  y  el  paramagnetismo;  esto  se  debe  precisamente  a  las  propiedades  magnéticas  de  los  materiales, por eso se ha estipulado una clasificación respectiva de estos, según su comportamiento ante un campo magnético inducido, como sigue: Clasificación de los materiales magnéticos

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Tipo de material

Características

No magnético

No afecta el paso de las líneas de campo magnético.  Ejemplo: el vacío.

Diamagnético

Material débilmente magnético. Si se sitúa una barra magnética cerca de él, esta lo repele.  Ejemplo: bismuto (Bi), plata (Ag), plomo (Pb), agua.

Paramagnético

Presenta un magnetismo significativo. Atraído por la barra magnética.  Ejemplo: aire, aluminio (Al), paladio (Pd), magneto molecular.

Ferromagnético

Magnético por excelencia o fuertemente magnético. Atraído por la barra magnética.  Paramagnético por encima de la temperatura de Curie  (La temperatura de Curie del hierro metálico es aproximadamente unos 770 °C). Ejemplo: hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni), acero suave.

No magnético aun bajo acción de un campo magnético inducido.  Antiferromagnético Ejemplo: óxido de manganeso (MnO ). 2 Ferrimagnético

Menor grado magnético que los materiales ferromagnéticos.  Ejemplo: ferrita de hierro.

Superparamagnético

Materiales ferromagnéticos suspendidos en una matriz dieléctrica.  Ejemplo: materiales utilizados en cintas de audio y video.

Ferritas

Ferromagnético de baja conductividad eléctrica.  Ejemplo: utilizado como núcleo inductores para aplicaciones de corriente alterna.

Monopolos magnéticos Puesto que un imán de barra obtiene su ferromagnetismo de los electrones magnéticos microscópicos distribuidos uniformemente a través del imán, cuando un imán es partido a la mitad cada una de las piezas resultantes es un imán  más  pequeño.  Aunque  se  dice  que  un  imán  tiene  un  polo  norte  y  un  polo  sur,  estos  dos  polos  no  pueden separarse el uno del otro. Un monopolo —si tal cosa existe— sería una nueva clase fundamentalmente diferente de objeto  magnético.  Actuaría  como  un  polo  norte  aislado,  no  atado  a  un  polo  sur,  o  viceversa.  Los  monopolos llevarían «carga magnética» análoga a la carga eléctrica. A pesar de búsquedas sistemáticas a partir de 1931 (como la  de  2006),  nunca  han  sido  observadas,  y  muy  bien  podrían  no  existir.[cita  requerida]  Milton  menciona  algunos eventos  no  concluyentes  (p.  60)  y  aun  concluye  que  «no  ha  sobrevivido  en  absoluto  ninguna  evidencia  de monopolos magnéticos»(p. 3).

Tipos de materiales magnéticos Existen diversos tipos de comportamiento de los materiales magnéticos, siendo los principales el ferromagnetismo, el diamagnetismo y el paramagnetismo. En  los  materiales  diamagnéticos,  la  disposición  de  los  electrones  de  cada  átomo  es  tal,  que  se  produce  una anulación  global  de  los  efectos  magnéticos.  Sin  embargo,  si  el  material  se  introduce  en  un  campo  inducido,  la sustancia adquiere una imantación débil y en el sentido opuesto al campo inductor. Si se sitúa una barra de material diamagnético en el interior de un campo magnético uniforme e intenso, esta se dispone transversalmente respecto de aquel. Los materiales paramagnéticos no presentan la anulación global de efectos magnéticos, por lo que cada átomo que los  constituye  actúa  como  un  pequeño  imán.  Sin  embargo,  la  orientación  de  dichos  imanes  es,  en  general, arbitraria, y el efecto global se anula.

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Asimismo,  si  el  material  paramagnético  se  somete  a  la  acción  de  un  campo  magnético  inductor,  el  campo magnético inducido en dicha sustancia se orienta en el sentido del campo magnético inductor. Esto  hace  que  una  barra  de  material  paramagnético  suspendida  libremente  en  el  seno  de  un  campo  inductor  se alinee con este. El  magnetismo  inducido,  aunque  débil,  es  suficiente  intenso  como  para  imponer  al  efecto  magnético.  Para comparar los tres tipos de magnetismo se emplea la razón entre el campo magnético inducido y el inductor. La rama de la química que estudia las sustancias de propiedades magnéticas interesantes es la magnetoquímica.

Electroimanes Un electroimán es un imán hecho de alambre eléctrico bobinado en torno a un material magnético como el hierro. Este tipo de imán es útil en los casos en que un imán debe estar encendido o apagado, por ejemplo, las grandes grúas para levantar chatarra de automóviles. Para el caso de corriente eléctrica se desplazan a través de un cable, el campo resultante se dirige de acuerdo con la regla de la mano derecha. Si la mano derecha se utiliza como un modelo, y el pulgar de la mano derecha a lo largo del cable de positivo hacia el lado negativo ( "convencional actual", a la inversa de la dirección del movimiento real  de  los  electrones),  entonces  el  campo  magnético  hace  una  recapitulación  de  todo  el  cable  en  la  dirección indicada por los dedos de la mano derecha. Como puede observarse geométricamente, en caso de un bucle o hélice de cable, está formado de tal manera que el actual es viajar en un círculo, a continuación, todas las líneas de campo en el centro del bucle se dirigen a la misma dirección, lo que arroja un 'magnética dipolo ' cuya fuerza depende de la actual en todo el bucle, o el actual en la hélice multiplicado por el número de vueltas de alambre. En el caso de ese bucle, si los dedos de la mano derecha se dirigen en la dirección del flujo de corriente convencional (es decir, el  positivo  y  el  negativo,  la  dirección  opuesta  al  flujo  real  de  los  electrones),  el  pulgar  apuntará  en  la  dirección correspondiente al polo norte del dipolo.

Magnetos temporales y permanentes Un imán permanente conserva su magnetismo sin un campo magnético  exterior,  mientras  que  un  imán  temporal solo  es  magnético,  siempre  que  esté  situado  en  otro  campo  magnético.  Inducir  el  magnetismo  del  acero  en  los resultados en un imán de hierro, pierde su magnetismo cuando la inducción de campo se retira. Un imán temporal como el hierro es un material adecuado para los electroimanes. Los imanes son hechos por acariciar con otro imán, la grabación, mientras que fija en un campo magnético opuesto dentro de una solenoide bobina, se suministra con una corriente directa. Un imán permanente puede perder su magnetismo al ser sometido al calor, a fuertes golpes, o colocarlo dentro de un solenoide se suministra con una reducción de corriente alterna.

Unidades Unidades del SI relacionadas con el magnetismo Tesla [T] = unidad de campo magnético. Weber [Wb] = unidad de flujo magnético. Amperio [A] = unidad de corriente eléctrica, que genera campos magnéticos.

Otras unidades gauss, abreviado como G, es la unidad CGS de inducción magnética (B). Oersted, es la unidad CGS de campo magnético. https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo

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Magnetismo ­ Wikipedia, la enciclopedia libre

Maxwell, es la unidad CGS de flujo magnético.

Referencias 1. «Historical Beginnings of Theories of Electricity and Magnetism» (http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/more_st uff/E&M_Hist.html) (en inglés). Consultado el 31 de mayo de 2007. 2. Li Shu­hua, "Origine de la Boussole 11. Aimant et Boussole", Isis, Vol. 45, No. 2. (Jul., 1954), p.175 3. Manuel  Lozano  Leyva,  "¿Sabías  que  Galileo  menospreció  el  magnetismo  por  razones  económicas?",  en  El  País  6  de noviembre de 2013, http://sociedad.elpais.com/sociedad/2013/11/06/actualidad/1383735368_500824.html 4. Historia de la física (http://www.mailxmail.com/curso/excelencia/historia_fisica/capitulo8.htm) 5. A.  Einstein:  "On  the  Electrodynamics  of  Moving  Bodies",  June  30,  1905. http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/.

Enlaces externos  Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Magnetismo. Electromagnetismo: de la ciencia a la tecnología (http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ ciencia3/112/htm/electr.htm) De la brújula al espín. El magnetismo (http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/0 56/htm/brujula.htm) Obtenido de «https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnetismo&oldid=95509905» Categoría:  Magnetismo Esta página fue modificada por última vez el 9 dic 2016 a las 12:21. El texto está disponible bajo la Licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0; podrían ser aplicables cláusulas adicionales. Al usar este sitio, usted acepta nuestros términos de uso y nuestra política de privacidad.   Wikipedia® es una marca registrada de la Fundación Wikimedia, Inc., una organización sin ánimo de lucro. 

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