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31/8/2015

Magnetismo ­ Wikipedia, la enciclopedia libre

Magnetismo De Wikipedia, la enciclopedia libre El  magnetismo  o  energía  magnética  es  un  fenómeno  físico  por  el  cual  los  objetos  ejercen  fuerzas  de atracción  o  repulsión  sobre  otros  materiales.  Hay  algunos  materiales  conocidos  que  han  presentado 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 Etimología del nombre magnetismo o magnete 2 Breve explicación del magnetismo 3 Historia 4 La física del magnetismo 4.1 Campos y fuerzas magnéticas 4.2 Dipolos magnéticos 4.3 Dipolos magnéticos atómicos 4.3.1  Clasificación  de  los  materiales magnéticos 4.4 Monopolos magnéticos 5 Tipos de materiales magnéticos 5.1 Electromagnetos 5.2 Magnetos temporales y permanentes 6 Unidades 6.1  Unidades  del  SI  relacionadas  con  el magnetismo 6.2 Otras unidades 7 Referencias 8 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 del nombre magnetismo o magnete Piedras  «Magnesia  y  Magneto»  (de  magnesiano,  magnetismo,  magnetizar)  del  gr.  magnees  (tierra, metal y oxido) 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». https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo

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Véanse también: Magnesia del Meandro y Magnesia del Sipilos.

Breve explicación del magnetismo 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 éste».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 Neckham 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; https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo

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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. 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,  éste  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. 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.

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La  fuerza  magnética  no  realiza  trabajo  mecánico  en  la  partícula,  cambia  la  dirección  del  movimiento  de ésta,  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, ésta da una dirección de la fuerza electromotriz (fem) y la corriente resultante de una inducción electromagnética.

Dipolos magnéticos Se puede ver una muy común fuente de campo magnético en la naturaleza, un dipolo. Éste 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 sólo 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. https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo

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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 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, ésta 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.

Antiferromagnético

No magnético aún bajo acción de un campo magnético inducido. Ejemplo: óxido de manganeso (MnO2).

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.(ref).  Milton  menciona  algunos  eventos  no  concluyentes  (p.60)  y  aún  concluye  que  "no  ha sobrevivido en absoluto ninguna evidencia de monopolos magnéticos".(p.3)

Tipos de materiales magnéticos https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo

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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. 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.

Electromagnetos 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

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Un  imán  permanente  conserva  su  magnetismo  sin  un  campo  magnético  exterior,  mientras  que  un  imán temporal sólo 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. Ampere [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. Maxwell, es la unidad CGS de flujo magnético.

Referencias 1.  «Historical  Beginnings  of  Theories  of  Electricity  and  Magnetism» (http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/more_stuff/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/ciencia3/056/htm/brujula.htm) Obtenido de «https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnetismo&oldid=84696661» Categoría:  Magnetismo https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo

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Magnetismo ­ Wikipedia, la enciclopedia libre

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