Magnetismo: Propiedades de los Imanes y Experiencia de Oersted

Imanes Naturales y Artificiales

Un imán es un cuerpo o sustancia capaz de atraer fuertemente objetos de hierro u otras sustancias ferromagnéticas (como hierro, acero, cobalto o níquel). La magnetita es un ejemplo de imán natural.

Las sustancias magnéticas pueden convertirse en imanes mediante diferentes procesos de imanación:

• Frotamiento: Al frotar una sustancia magnética con magnetita u otro imán, se convierte en un imán artificial.
• Contacto: La imanación también puede ocurrir por contacto directo.
• Influencia: La presencia de un campo magnético cercano puede inducir magnetismo.

Los imanes artificiales pueden ser:

• Temporales: Se obtienen con materiales como el hierro. Pierden su magnetismo al cesar la causa que lo origina.
• Permanentes: Se fabrican con materiales como el acero, ALNICO (aluminio, níquel y cobalto), ferrita o hierro-α y neodimio. Conservan su magnetismo.

Los electroimanes son un caso especial. Se comportan como imanes mientras están sometidos a una corriente eléctrica.

Propiedades Magnéticas y Líneas de Inducción

Las propiedades magnéticas de los imanes y las corrientes eléctricas tienen un origen común: el movimiento de cargas eléctricas. Los imanes interactúan a distancia, sin necesidad de contacto físico.

Si espolvoreamos limaduras de hierro o colocamos pequeñas agujas imantadas (brújulas) sobre una cartulina situada encima de un imán, observamos que se alinean siguiendo unas líneas de inducción magnética. Las agujas de las brújulas se orientan tangencialmente a estas líneas.

Las zonas donde las líneas están más juntas, generalmente en los extremos del imán (polos norte y sur), son donde el efecto magnético es más intenso. Polos de diferente nombre se atraen, mientras que polos del mismo nombre se repelen.

Al acercar un imán a una sustancia magnética, se induce un polo momentáneo de signo contrario en la zona cercana al imán, generando atracción. Al retirar el imán, este magnetismo inducido desaparece.

Si rompemos un imán, cada trozo se comporta como un nuevo imán con sus propios polos norte y sur. Es imposible separar los polos de un imán. Esto indica que el magnetismo reside en la estructura interna de la materia.

Experiencia de Oersted

Hans Christian Oersted (1777-1851), profesor de la Universidad de Copenhague, descubrió accidentalmente la relación entre electricidad y magnetismo. Observó que al colocar un conductor con corriente eléctrica sobre una aguja imantada (inicialmente paralelos), la aguja se desviaba, colocándose perpendicular al hilo. Al cambiar el sentido de la corriente, la aguja se desviaba en sentido contrario.

Este experimento demostró:

• Una corriente eléctrica crea un campo magnético perpendicular al sentido de la corriente.
• El sentido del campo magnético depende del sentido de la corriente eléctrica.

La regla de la mano derecha ayuda a visualizar esta relación: "Si se sitúa la mano derecha con la palma hacia abajo sobre el hilo conductor, de forma que el dedo pulgar señale el sentido de la corriente eléctrica, los otros dedos señalan la dirección en la que se desvía el polo norte de la aguja imantada".

Explicación del Magnetismo Natural

Un electrón girando alrededor del núcleo atómico equivale a una pequeña corriente eléctrica, que produce efectos magnéticos similares a los de un imán. En la mayoría de los materiales, estos pequeños "imanes atómicos" (dipolos magnéticos) están orientados al azar, anulando sus efectos.

Sin embargo, en las sustancias magnéticas, estos dipolos magnéticos se orientan en la misma dirección, sumando sus efectos y creando un imán natural.