Fundamentos del Magnetismo: Conceptos Clave y Materiales Magnéticos
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Introducción al Magnetismo
El magnetismo es una propiedad fundamental de la carga en movimiento y está estrechamente relacionado con el fenómeno eléctrico. De acuerdo con la teoría clásica, los átomos individuales de una sustancia magnética son, en efecto, imanes con polos norte y sur. La polarización magnética de los átomos se basa principalmente en el espín de los electrones y se debe, solo en parte, a sus movimientos orbitales alrededor del núcleo.
Tipos de Materiales Magnéticos
Los materiales se clasifican según su respuesta a un campo magnético externo:
Materiales Ferromagnéticos
Son fuertemente atraídos por un imán. Se caracterizan por el reordenamiento y la alineación de los momentos magnéticos de sus átomos. Ejemplos incluyen el hierro y sus aleaciones con cobalto, níquel y aluminio.
Materiales Paramagnéticos
Son atraídos débilmente por un imán. La alineación de los momentos magnéticos es mínima. Algunos ejemplos son el platino, aluminio, calcio, sodio y tungsteno.
Materiales Diamagnéticos
No son atraídos por un imán natural, e incluso pueden ser repelidos por él. La alineación de los momentos magnéticos es nula o contraria a la dirección del momento del material magnético. Ejemplos notables son el mercurio, plata, oro, cobre, plomo y silicio.
El Campo Magnético
Un imán genera en su entorno un campo magnético, que es el espacio perturbado por la presencia del imán. El campo magnético se representa por líneas de campo magnético que van desde el polo norte hacia el polo sur. La magnitud del campo es máxima en los polos y disminuye al alejarse de ellos y del imán. Es a través del campo magnético que el imán puede ejercer fuerzas sobre otros cuerpos.
Experimentos y Leyes Fundamentales del Electromagnetismo
El Experimento de Oersted
En 1820, mientras trabajaba en su laboratorio, Oersted montó un circuito eléctrico y colocó cerca una aguja magnética. Al no haber corriente en el circuito (circuito abierto), la aguja magnética se orientaba en la dirección Norte-Sur, como ya se sabía. El montaje que se presenta en la figura 4 (mencionada en el texto original) es similar al que hizo Oersted. Es importante observar que una de las ramas del circuito debe colocarse en forma paralela a la aguja, es decir, también debe orientarse en la dirección Norte-Sur.
Ley de Inducción de Faraday
Esta ley establece que se induce una corriente en un circuito en tanto existe un movimiento relativo entre el imán y la espira.
Ley de Lenz
La Ley de Lenz complementa la Ley de Faraday y se enuncia de la siguiente manera:
“La dirección de la corriente o fuerza electromotriz inducida en un circuito cerrado es tal que por sus efectos electromagnéticos se opone a la variación del flujo que la produce.”