El magnetismo

Este artículo presenta las principales observaciones del Magnetismo y la importancia de este en la actualidad, abarcando desde su origen y las primeras observaciones de este fenómeno, tomando como inicio en donde fue descubierto, que civilización se dio cuenta que de ciertas piedras contaban con la propiedad de atraer objetos metálicos.

Algo muy importante que debemos conocer es la creación de imanes que por supuesto son un medio que permite la aparición del fenómeno antes mencionado (magnetismo), estos a su vez pueden ser naturales y artificiales, o bien, permanentes o temporales.

Palabras claves: Magnetismo, magnetita, imanes, campo magnético, electromagnetismo.

Introducción

Durante el transcurso de los años ha evolucionado el fenómeno del magnetismo llevando a grandes logros e inventos favorables para la sociedad puesto que estas reacciones se volvieron algo necesario para poder llevar a cabo investigaciones, proyectos, teorías y por supuesto en la creación de máquinas que facilitan varios aspectos de la vida del hombre y si nos pusiéramos a mencionar sería una lista muy larga.

En la actualidad el hombre continua buscando respuestas a lo desconocido y entonces nos formulamos preguntas, ¿Por qué el magnetismo es necesario en la búsqueda de respuestas?, ¿De qué forma contribuye el magnetismo hacia un nuevo futuro?, ¿Qué inventos se creara en base del magnetismo? y muchas pregunta que nos asechan por solo ver hasta donde el hombre es capaz de llevar su curiosidad.

Metodología

ANTECEDENTES

Hace más de 2000 años los griegos observaron en una ciudad del Asia, llamada Magnesia que existían ciertos minerales que tenían la propiedad de atraer pequeños trozos de hierro, de esta forma fueron los primeros que tenían testimonios escritos sobre este mineral, ellos se dieron cuenta esta propiedad física no estaba relacionada con la interacción gravitatoria y, aparentemente, tampoco con la interacción eléctrica así que se le dio el nombre de "magnetita", llamando a su vez a este fenómeno como "magnetismo". En la actualidad se sabe que estas piedras están constituidas por óxido de hierro llamado "Magnetita", y se les denomina imanes naturales. De manera que el termino magnetismo se usó para describir las propiedades que tienen estas piedras en honor a la ciudad en donde fueron encontradas [1].

Tales de Mileto fue uno de los primeros en describir a la magnetita con propiedades de atraer al hierro [2].

Sócrates hablaba de este mineral de color negro explicando ya entonces el fenómeno de inducción magnética [2].

A la civilización china se les imputa dos hechos relevantes: el descubrimiento del campo magnético terrestre y la invención de la brújula [3].

MAGNETISMO

El magnetismo o energía magnética es un fenómeno físico por el cual los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales [1]. El magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza [4]. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo. El marco que enlaza ambas fuerzas, se denomina teoría electromagnética. La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo. Un cuerpo magnetizado se conoce como un imán. De hecho, la misma Tierra es un imán inmenso. Un objeto magnetizado es una fuente de campo magnético B. Las agujas imantadas se orientan en la dirección del campo magnético producido por el objeto magnético [1].

Campo magnético producido por un objeto magnético (imán).

Imanes

Un imán es un cuerpo o dispositivo con un magnetismo significativo, de forma que atrae a otros imanes y/o metales ferromagnéticos (por ejemplo, hierro, cobalto, níquel y aleaciones de estos). Puede ser natural o artificial [5].

• Imanes naturales; la magnetita es un potente imán natural, tiene la propiedad de atraer todas las sustancias magnéticas. Su característica de atraer trozos de hierro es natural. Está compuesta por óxido de hierro. Las sustancias magnéticas son aquellas que son atraídas por la magnetita [6].

• Imanes artificiales permanentes; las sustancias magnéticas que al frotarlas con la magnetita, se convierten en imanes, y conservan durante mucho tiempo su propiedad de atracción [6].

• Imanes artificiales temporales; aquellos que producen un campo magnético sólo cuando circula por ellos una corriente eléctrica. Un ejemplo es el electroimán [6].

Un objeto imantado consiste en dos polos, los cuales son designados como Norte (N) y Sur (S). Los campos magnéticos son más fuertes en los polos magnéticos. Las líneas de campo magnético dejan el polo Norte y se adentran en el polo Sur. Experimentalmente se observa que cuando se colocan dos imanes uno cerca de otro, los polos se repelen si son del mismo signo y se atraen si son de diferente

Atracción y repulsión de imanes en función de los polos que se enfrentan.

Es importante destacar que mientras que las cargas eléctricas pueden estar aisladas, es decir se pueden aislar cargas positivas y negativas, los dos polos magnéticos siempre aparecen por pares. Cuando se rompe un imán, se obtienen dos nuevos imanes, cada uno con un polo norte y sur. Los llamados "monopolos magnéticos". Sin embargo, la noción de monopolo magnético no es necesaria para describir el magnetismo [1].

Monopolo magnético

Durante largo tiempo se ha debatido sobre la existencia del monopolo magnético.

Para explicar el monopolo pensemos en que si dividimos un imán en dos partes; resultan dos imanes más pequeños cada uno con ambos polos .y si los volvemos a dividir nos encontraríamos cuatro pedazos todos ellos con su polo norte y polo sur.

El monopolo magnético lo que busca es encontrar al final de todas esas divisiones una partícula magnética con un solo polo el norte o el sur.

La lógica nos lleva a pensar en una simetría entre magnetismo y electricidad, pero mientras la electricidad posee una carga eléctrica positiva o negativa, perfectamente diferenciadas; aún no se ha podido encontrar de manera análoga una carga magnética.

Paul Dirac afirmaba:

"desde el punto de vista teórico, uno se siente inclinado a creer que los monopolos han de existir, debido a la belleza matemática de su concepción. Aunque se han hecho varias tentativas de hallarlos, ninguna ha tenido éxito. Debiera deducirse de ello que la belleza matemática en sí no es razón suficiente para que la naturaleza aplique una teoría. Nos queda aún mucho que aprender en la investigación de los principios básicos de la naturaleza [7]. " 

El monopolo implica una carga magnética; una carga magnética implica una corriente magnética.

El "magnetismo – onda" postula que el magnetismo es una onda y las ondas no requieren ni carga ni corriente magnética.

El que un imán tenga una polaridad y otro imán cercano tenga polaridad opuesta; depende únicamente del sentido de la corriente eléctrica en la superficie de cada imán y de la influencia que crean las ondas magnéticas que producen, orientando las moléculas de los ferromagnéticos a su alrededor en una dirección o en otra; según sea la dirección de esta corriente superficial [3].

Campo magnético

El campo magnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica puntual que se desplaza, sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular a su desplazamiento. El campo magnético en un punto se representa por un vector B llamado Inducción magnética o densidad de flujo magnético y se puede visualizar por medio de líneas de inducciones deben cumplir con lo siguiente:

• La tangente a una línea de inducción en un punto cualquiera indícala dirección de B en ese punto.

• Las líneas de inducción se dibujan de tal manera que el número de ellas por unidad de área de sección transversal sea proporcional a la magnitud [2].

Máquinas y aparatos electrónicos que funcionan por magnetismo

Micrófono

Los micrófonos son transductores, los dispositivos que cambian la información a partir de una forma a otra. Detectaron la información sana como patrones de la presión de aire, que interpretan y "traducir" a patrones actuales eléctricos. La exactitud de esta transformación proporciona un sonido mejor o peor. Los micrófonos dinámicos del magneto tienen una superficie metálica fina (como un diafragma) y un alambre de metal en espiral unido a él. Cuando la bobina está en el movimiento, debido al campo magnético que rodea la bobina, se facilita el flujo actual. La cantidad de corriente es determinada por la frecuencia y la velocidad del movimiento del diafragma, causado por los patrones entrantes del aire [8]. 

Lavavajillas

Un solenoide es una bobina electromagnética. Esta es una pieza de metal con un alambre a su alrededor. Cuando la electricidad se aplica al cable, el metal se convierte en magnético. Muchos lavavajillas tienen un temporizador activado de solenoide magnético por debajo de ellos. Cuando se acaba el tiempo, el solenoide abre una válvula de desagüe que drena la lavadora de platos [8].

Televisores y computadoras

Todos los televisores con tubos de rayos catódicos, o CRT, tienen imanes en su interior. La imagen en cualquier televisor CRT se produce como una corriente de electrones de un arma de rayos de electrones en la parte posterior de tu televisor. Esta corriente es dirigida por un tubo llamado tubo de rayos catódicos. Los electrones viajan de forma recta hasta que se ven afectados por electroimanes, a lo largo de los lados del tubo. Los electroimanes dirigen la corriente hacia las esquinas, lados y la parte central de la pantalla del televisor, lo que te permite ver lo que aparece. Las computadoras utilizan imanes de varias maneras. En primer lugar, las pantallas de ordenador CRT son producidas como las pantallas del televisor. Los electroimanes doblan la corriente de electrones haciéndolo visible en una pantalla grande. Los discos de computadora están recubiertas con metal que almacena y transmite señales electromagnéticas en patrones. Esta es la forma en que la información se almacena en un disco de computadora [8].

Timbre de la puerta

Los timbres también contienen solenoides como los lavavajillas. El solenoide en un timbre de la puerta hace que un pistón accionado por resorte golpee una campana. Esto ocurre dos veces, porque después de que sueltas el botón el imán pasa por debajo del pistón de nuevo haciendo que lo golpee. Los timbres que tienen más de un tono tienen más de una campana, pistón e imán [8].

Magnetismo en la actualidad

En la actualidad el fenómeno del magnetismo ha sido de utilidad, porque nos permite conocer a la física y la implementación de tecnologías como lo podemos ver en los aparatos electrónicos que funcionan con ayuda del magnetismo,

Los imanes grandes y potentes son cruciales en muchas tecnologías modernas. Los trenes de levitación magnética utilizan poderosos imanes para elevarse por encima de los raíles y evitar el rozamiento. En la exploración mediante resonancia magnética nuclear, una importante herramienta de diagnóstico empleada en medicina, se utilizan campos magnéticos de gran intensidad. Los imanes superconductores se emplean en los aceleradores de partículas más potentes para mantener las partículas aceleradas en una trayectoria curva y enfocarlas [9].

Conclusión

De esta manera concluimos ya conociendo los orígenes del magnetismo, los objetos el magnetismo, monopolos magnéticos y algo muy importa el campo magnético.

En los últimos 100 años han surgido numerosas aplicaciones del magnetismo y de los materiales magnéticos. El electroimán, por ejemplo, es la base del motor eléctrico y el transformador. En épocas más recientes, el desarrollo de nuevos materiales magnéticos ha influido notablemente en la revolución de los ordenadores o computadoras.

Sabiendo que el magnetismo es un fenómeno físico por el cual los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales considerando sus aspectos importantes será de gran utilidad en las invenciones de nuevas tecnologías, claramente esto facilitara la vida de las personas.

Debemos de considerar la manera de contribuir en el desarrollo tecnológico y la forma más eficiente en la cual no perjudiquemos al medio ambiente para que el mundo sea un mejor lugar de vida para las futuras generaciones.

Bibliografía

• [1] R, Feynman. Física magnetismo. México: S.A. Alhambra Mexicana.2000.

• [2] H, Barco. Principios de electricidad y magnetismo. Colombia: Mc Graw Hill. 2012.

• [3] A, Pérez. (2008/10/31). Magnetismo. [Online]. Disponible en: http://www.textoscientificos.com/fisica/magnetismo/historia.

• [4] S, Hernández. (2011/10/15). Magnetismo. ( sElEniTaAa ) [Online]. Disponible en: http://selenehernadez.blogspot.mx/2011/10/sintesis-del-magnetismo.html.

• [5] P, Hewitt. Conceptos de física. Alemania: Limusa. 1997.

• [6] C, Wendy. (2012/Abril/9). Imanes. (Atom) [Online]. Disponible en: http://pmtrmagnetismo.blogspot.mx/2012/04/imanes-naturales-y-artificiales.html.

• [7] R, Feynman. Física. Vol. 11. México: Fondo Educativo Interamericano S.A.1971.

• [8] De Máquinas y Herramientas. (2011/30/11). Bases magnéticas. [Online]. Disponible en: http://www.demaquinasyherramientas.com/herramientas-de-medicion/tipos-bases-magneticas.

• [9] O, López.(2009/01/4).Magnetismo en la actualidad. (Atom) [Online]. Disponible en: http://elmagnetismo-didia.blogspot.mx.

Autor:

Bustillos Ramírez Brian Joan