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Revisa el siguiente vídeo ¿cómo funcionan los imanes? Para conocer el concepto de magnetismo y qué lo produce.
Lee el siguiente fundamento teórico.
Introducción
Tanto la electricidad como el magnetismo implican la atracción y la repulsión entre partículas, es importante considerar que la electricidad y el magnetismo están estrechamente relacionados. Los campos magnéticos afectas las cargas en movimiento y las cargas en movimiento producen campos magnéticos. Los campos magnéticos variables incluso pueden crear campos eléctricos. Estos fenómenos significan una unidad subyacente de electricidad y magnetismo, que James Clerk Maxwell describió por primera vez en el siglo XIX. La parte de la Física que estudia la relación entre ambos fenómenos se conoce como electromagnetismo.
El magnetismo forma, junto con la fuerza eléctrica, una de las fuerzas fundamentales de la Física. Hay muchas similitudes entre los fenómenos electrostáticos y los magnéticos; en este bloque estudiaremos las leyes que rigen al electromagnetismo.
Para iniciar, reflexiona
Hoy día existen un sinfín de aparatos electrodomésticos que nos facilitan y simplifican nuestro trabajo cotidiano, los vemos en nuestra casa, en la escuela, parques, etc. Por ejemplo, la licuadora, la televisión, el refrigerador, la computadora, los teléfonos, etc. ¿Qué hace que la puerta del refrigerador se mantenga cerrada? ¿Por qué al conectar la licuadora y encenderla, el motor funciona haciendo girar las cuchillas que trituran el alimento? ¿Qué fenómeno físico actúa en ambas situaciones?
La electricidad y el magnetismo se desarrollaron por separado hasta el siglo XVIII, a principio del siglo XIX cuando se empezó a investigar la influencia que tenía la electricidad sobre una aguja magnética. Este experimento fue estimulado por la invención de la pila voltaica alrededor de 1800.
Magnetismo
El magnetismo estudia las propiedades que caracterizan a los imanes, también se
dice que el magnetismo es la propiedad que posee un cuerpo cuando crea a su
alrededor un campo magnético, que puede afectar mediante fuerzas magnéticas a
otros imanes y a metales como hierro, acero, cobalto, platino, níquel.
Magnetismo en la vida diaria
En términos de aplicación, el magnetismo es uno de los campos más importantes
en la física. El magnetismo es esencial en la tecnología moderna como medio del
almacenamiento de datos en cintas y discos magnéticos así como en equipos de
grabación y video, en la medicina en el uso de la resonancia magnética nuclear. El
magnetismo también es esencial en la generación de la electricidad, en el funcionamiento de los motores eléctricos, en las comunicaciones, para levantar chatarra, etc.
El campo magnético de la Tierra nos
protege de las partículas que
provienen del Sol.
Los motores eléctricos funcionan
gracias al campo magnético que se
genera dentro de ellos.
Imanes
Un imán es un material que, de forma natural o artificial, tiene la propiedad de atraer a elementos que contienen hierro; también puede atraer al níquel y al cobalto pero con menor fuerza. De acuerdo con su naturaleza los imanes se clasifican en:
Naturales.
Artificiales: permanentes y temporales.
Imanes naturales.
Piedras extraídas de la tierra que poseen poder magnético y están formadas por óxidos de materiales ferromagnéticos como las ferritas y la magnetita.
Imanes artificiales.
Son barras de hierro que se han imantado con otro imán o sosteniéndolos a la acción del campo magnético producido por una corriente eléctrica. Los imanes artificiales se clasifican en permanentes y temporales, según si retienen o no las propiedades magnéticas una vez desaparecida la fuerza magnetizante.
Los imanes permanentes son imanes artificiales que han sido sometidos a algún tipo de tratamiento térmico y magnetizados por medio de corriente eléctrica, se emplean en brújulas, bocinas para audífonos y altavoces.
Si una pieza de hierro, acero suave o níquel se magnetiza por medio de una bobina donde pasa una corriente eléctrica, se observa que la magnetización se pierde minutos más tarde después de que se le retira esta fuerza. A este tipo de imanes se les denomina imán temporal.
Los imanes temporales se emplean generalmente donde el imán tiene una bobina que le rodea por la que pasa una corriente eléctrica, éstos se emplean en generadores, transformadores, timbres, motores, bobinas, por nombrar algunos.
Bobinas eléctricas de motores.
Electroimán de una grúa. Imán
temporal que se activa al pasar una
corriente eléctrica a través él.
Cuerpos que no son imanes
Los cuerpos que no son imanes se clasifican en
tres tipos de acuerdo con la capacidad que tienen
de ser atraídos:
No imanes: cuerpos ferromagnéticos, cuerpos paramagnéticos, cuerpos diamagnéticos.
Ferromagnéticos. Cuerpos que son atraídos fuertemente por los imanes.
Paramagnéticos. Cuerpos que son atraídos por un imán.
Diamagnéticos. No son atraídos por los imanes.
Aprende más
Polos magnéticos
En los imanes podemos observar que la propiedad de atraer el hierro u
otros metales, no radica con igual intensidad en todo el cuerpo del imán,
sino principalmente en pequeñas porciones de sus extremos en donde
atraen dichos materiales. A estas regiones se les llama polos magnéticos.
Cuando colgamos por su punto medio una barrita imantada observamos
que uno de sus extremos se orienta hacia el norte y el otro hacia el sur.
El polo del imán que se orienta hacia el norte se llama polo norte (+) y el
otro, polo sur (-).
Polos de un imán.
Características de los imanes
En los imanes de barra, si acercamos limadura de fierro, podemos
observar que se concentra mayor cantidad en los extremos, lo que
indica que la fuerza magnética del imán es más intensa en sus polos
magnéticos.
Cuando acercamos el polo norte de un imán al polo sur de otro observamos
que se atraen. En cambio el polo norte de un imán al polo
norte del otro, observamos que ambos se rechazan; ocurre lo mismo
cuando se aproximan los polos sur de dos imanes. Entonces polos del mismo
nombre (signo) se rechazan y polos opuestos (signos diferentes) se atraen.
Imán y limadura de fierro.
Las fuerzas magnéticas que se observan en la superficie de la Tierra actúan como si fueran producidas por un gigantesco imán cuyos polos se encuentran situados cerca de los polos geográficos, aunque no coinciden con ellos.
Polos magnéticos de la Tierra.
El extremo norte de la brújula es atraído hacia el polo norte de la Tierra (polo sur magnético).
El polo norte magnético de la Tierra se llama así porque atrae el extremo norte de los dipolos magnéticos que utilizamos como brújulas. Pero como el extremo norte de la brújula es atraído por éste, el polo norte de la Tierra es en realidad un polo sur magnético.
Glosario.
Bobina: componente que genera un flujo magnético cuando se hace circular por él una corriente eléctrica. Se fabrican enrollando un hilo conductor (como el cobre) sobre un núcleo de material ferromagnético.
Brújula: instrumento que consiste en una caja en cuyo interior una aguja imantada gira sobre un eje y señala el norte magnético, que sirve para determinar las direcciones de la superficie terrestre.
Generador: aparato que produce energía eléctrica a partir de otro tipo de energía; puede ser de tipo mecánico (alternador y dinamo) o químico (pila): el dinamo que llevan algunas bicicletas es un generador de electricidad.
Motor eléctrico: máquina que transforma la energía eléctrica en mecánica. Según el tipo de corriente utilizada puede ser continua o alterna, y estos se dividen a su vez en síncronos y asíncronos, si su velocidad de giro es fija o no.
Transformador: aparato o instalación que cambia o transforma el voltaje de una corriente eléctrica alterna sin modificar su potencia.
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