Definición de magnetismo. Campo magnético, teorías del magnetismo y campo magnético terrestre
Introducción
Ahora estudiaremos en esta lección el magnetismo, los campos magnéticos, las teorías que explican el origen del magnetismo, así como el campo magnético que posee nuestro planeta. Primeramente definiremos el magnetismo, los polos magnéticos de un imán y estudiaremos el comportamiento de los imanes cuando acercamos dos polos iguales y cuando aproximamos dos polos contrarios.
Aprenderemos como se representa el campo magnético que rodea a los imanes por medio de líneas de fuerza magnética, de manera análoga a las líneas del campo eléctrico. También conoceremos la teoría de los dominios que nos permite explicar las propiedades magnéticas de los materiales, se imantan algunos materiales y cómo y porqué pueden convertirse en un imanes temporales o permanentes. Hacia el final de la lección hablaremos del campo magnético terrestre, dónde se origina, las líneas de fuerza de este campo magnético, cómo funciona la brújula; estudiaremos la diferencia entre los polos geográficos y polos magnéticos, así como los conceptos de declinación magnética e inclinación magnética.
Una vez que tengamos un panorama general de esta sesión, ¡empecemos nuestro estudio!
¡Estudia con atención y aprende!
Desarrollo del tema
Magnetismo
El magnetismo, a decir de Montiel, H. (2015:448), es la propiedad que tienen los cuerpos llamados imanes de atraer al hierro, al níquel y al cobalto. Los primeros imanes naturales fueron encontrados en la ciudad griega de Magnesia; son piedras con propiedades magnéticas hechas de óxido de hierro. A la fuerza que ejercen sobre un pedazo de hierro se le llama magnetismo y al objeto que ejerce la fuerza magnética se le llama imán. (Tippens, 2011:568)
Si realizamos un experimento con un imán y limaduras de hierro, podremos observar que se presenta una mayor concentración de pedacitos en los extremos debido a que en esas áreas parecen concentrarse las fuerzas del imán; a esas pequeñas regiones del imán se les conoce como polos magnéticos.
Los polos de un imán se orientan con el campo magnético terrestre; se le llama polo norte (N) al extremo que se orienta hacia el Norte y polo sur (S) al extremo del imán que se orienta hacia el Sur. Si se acercan dos imanes por el mismo polo, norte o sur, se manifiesta una fuerza de repulsión; si se acercan dos imanes por dos polos opuestos entonces los imanes se atraen. Esta es la ley de la fuerza magnética:
“Polos magnéticos iguales se repelen y polos magnéticos contrarios se atraen.”
En este video podrás ver en acción la ley de fuerza magnética.
- Las fuerzas magnéticas.
Los polos no existen de manera aislada. No importa cuantas veces se parta un imán por la mitad, las partes formadas seguirán presentando los dos polos, norte y sur.
Campos magnéticos
El espacio de influencia magnética que rodea a un imán se puede representar por medio de líneas de flujo magnético, lo cual nos permite representar y visualizar los campos magnéticos. En el video que te presento a continuación pueden apreciarse y distinguirse muy bien las líneas de flujo magnético que se forman en un imán mediante el uso de polvo de hierro.
2. Líneas de campo magnético.
En la siguiente figura te presento el sentido de las líneas de flujo magnético. Las líneas de flujo salen de un polo norte, entran en un polo sur. Se distingue también la forma que toma el campo magnético entre polos iguales que se rechazan y polos contrarios que se atraen.
Teoría del magnetismo
La teoría más aceptada para explicar las propiedades magnéticas de los materiales es la teoría de los dominios magnéticos que establece que los materiales magnéticos, tales como el hierro, cobalto y el níquel, están formados por innumerables imanes elementales muy pequeños los cuales en forma natural están desorganizados y orientados al azar, en diferentes direcciones.
Cuando estos materiales se colocan próximos a un imán, los pequeños imanes se orientan hasta que se alinean paralelamente al campo que los magnetiza. (Montiel, 2015:455)
Los materiales pueden perder su magnetismo debido a los golpes o vibraciones constantes, por calentamiento (temperatura de Curie) o debido a la influencia de su propio campo magnético. Estudia los siguiente videos para comprender mejor esta teoría.
3. Dominios magnéticos y temperatura de Curie.
4. Imanes naturales, artificiales y sus aplicaciones.
5. Imanes permanentes.
Magnetismo terrestre
Nuestro planeta Tierra se comporta como un enorme imán que posee un campo magnético cuyos polos no coinciden con los polos geográficos, que son los dos puntos de la superficie de la Tierra atravesados por su eje de rotación. Fue el inglés William Gilbert (1544-1603) quien demostró con sus experimentos la existencia del campo magnético de nuestro planeta.
Los videos a continuación complementarán lo dicho hasta ahora.
La brújula y la magnetosfera.
Campo magnético terrestre.
Puesto que los meridianos geográficos y magnéticos no coinciden, una brújula no apuntará al extremo norte del eje de rotación de nuestro planeta, el norte geográfico. El ángulo de desviación formado entre el norte geográfico real y el norte que señala la brújula recibe el nombre de ángulo de declinación; el video siguiente explica el concepto.
Magnetismo terrestre y declinación magnética.
Ahora bien, puesto que las líneas de fuerza de un campo magnético salen del polo norte y entran al polo sur, entonces una aguja magnetizada que gire libremente se alineará paralelamente a las líneas del campo terrestre. Así, en el Ecuador la aguja estará paralela al plano horizontal formando un ángulo de 0º y formará un ángulo de 90º justamente cuando se sitúe en los polos norte y sur. Por tanto, la inclinación magnética es el ángulo que forma la aguja magnética con el plano horizontal; tal ángulo se mide con una brújula de inclinación.
Hasta aquí terminamos nuestra clase digital acerca del campo magnético como parte introductoria y contextualizadora hacia el estudio del Electromagnetismo.
Conclusión
Estamos terminando nuestro estudio inicial del magnetismo. Ahora sabemos qué son los imanes y qué es el magnetismo; conoces ahora que los imanes tienen dos polos, llamados polo norte (N) y polo sur (S) y aprendimos que la ley de fuerzas magnéticas nos dice que, de manera análoga a los signos de las cargas eléctricas, polos magnéticos contrarios se atraen y polos magnéticos contrarios se repelen, aunque todavía no aprendimos cómo calcular la magnitud de las fuerzas con las que interactúan los imanes.
Sabemos ahora cómo podemos revelar la existencia de un campo magnético mediante el uso de polvo de hierro y asignamos el sentido de estas líneas: saliendo del polo norte de un imán y entrando en el polo sur. La teoría del magnetismo nos permitió conocer el porqué de las propiedades magnéticas de un imán, cómo y porqué se imanta un objeto y porque éste puede convertirse en un imán permanente o no. Conocimos el campo magnético terrestre, las teorías que explican su origen, la orientación de este campo magnético y cómo y porqué funcionan las brújulas. El estudio y comprensión de los conceptos de declinación e inclinación magnética nos ayuda a conocer mejor y tener conciencia del campo magnético terrestre, así como la diferencia entre polos magnéticos y polos geográficos.
Hemos arribado a feliz término de nuestra sesión. En las fuentes de información encontrarás dos archivos pdf para complementar y ampliar tu aprendizaje. Y como siempre, con toda libertad puedes acudir con tu asesor para aclarar tus dudas. Y no te olvides de entregar en tiempo y forma la consigna designada para esta sesión.
¡Adelante! ¡Éxito! Te espero en la siguiente lección para continuar con paso firme pero seguro con tu formación. ¡Instrúyeme con ahínco!
Fuentes de información
- Tippens, P. (2011). Magnetismo y campo magnético. En Edamsa Impresiones (Ed.), Física Conceptos y aplicaciones, (p.567-571). Mc Graw Hill.
- Pérez M., H. (2015). Leyes de Kirchhoff, Física General (p.448-456). Grupo Editorial Patria.