E L E C T R I C I D A D. Campo Magnético. Campo Magnético

Transcripción

1 E L E C T R I C I D A D

2 E L E C T R I C I D A D Las partículas cargadas en movimiento llevan asociadas un campo eléctrico y un campo magnético. De hecho, es el movimiento de las cargas una de las fuentes del magnetismo. Los átomos que forman toda la materia contienen electrones en movimiento, dando lugar a corrientes microscópicas que producen sus propios campos magnéticos. El estudio de los momentos magnéticos asociados a dichas corrientes permite clasificar los materiales en tres grupos: Materiales Diamagnéticos: en ellos sus átomos no presentan momento magnético permanente, debido a que los campos magnéticos ocasionados por esas corrientes microscópicas se compensan, de modo que el momento magnético resultante es cero. Cuando a estos materiales se les aplica un campo magnético, se generan por inducción pequeñas corrientes que se oponen al campo externo (según la ley de Lenz) y el resultado final es que son repelidas por éste. Materiales Paramagnéticos: éstos sí poseen un momento magnético permanente porque no existe una compensación neta de los momentos de los electrones. Cuando estas sustancias son sometidas a la acción de un campo magnético externo, además del efecto diamagnético (que siempre está presente), ocurre la alineación de los momentos magnéticos a favor del campo externo, reforzándose. Generalmente, este efecto suele ser débil y se ve muy afectado por la agitación térmica (que tiende a destruir este orden), por lo que el paramagnetismo es muy sensible a la temperatura. Por ello, estos materiales son atraídos ligeramente por imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados. Materiales Ferromagnéticos: en ellos las intensas interacciones entre los momentos magnéticos atómicos hacen que éstos se alineen paralelos entre sí en regiones llamadas dominios magnéticos. Cuando no se aplica un campo magnético externo las magnetizaciones de los dominios se orientan al azar; pero cuando se halla presente, los dominios tienden a orientarse paralelos al campo. La fuerte interacción entre los momentos dipolares atómicos vecinos los mantiene alineados incluso cuando se suprime el campo magnético externo. Por tanto, pueden ser magnetizados permanentemente por la aplicación de un campo magnético externo. En este módulo, podrás observar la acción de un imán sobre limaduras de hierro, haciendo visibles las líneas del campo magnético.

3 MÁLAGA ANTES DE LA VISITA Cómo se les llama a los polos de un imán? Qué sucede al acercar dos imanes por los polos opuestos? Y por el mismo polo? Si un imán lo pudieras cortar por la mitad, cada una de las partes, tiene uno o dos polos? Aproxima diferentes objetos a uno de los imanes: un clavo de hierro, un lápiz, una goma, un trozo de papel de aluminio. Qué ocurre? Cómo lo explicarías? Qué es el campo magnético? Cómo se representa? Cuáles son sus unidades de medida? Existen las cargas eléctricas, pero hay cargas magnéticas? Se puede separar el polo norte y polo sur de un imán? Por qué? Cuáles son las fuentes del magnetismo? Conoces algún dispositivo para detectar la orientación del campo magnético? Imagina que te encuentras dos barras metálicas, de igual aspecto y te dicen que una de ellas es un imán, mientras que la otra es sólo de hierro. Cómo, sin usar nada más, podrías averiguar cuál es el imán? 1

4 E L E C T R I C I D A D DURANTE LA VISITA Observa las limaduras de hierro esparcidas en el tablero del módulo. Mueve el imán y describe lo que ocurre Las líneas que aparecen de dónde salen? A dónde llegan? Dibújalas. Dónde hay mayor concentración de estas líneas? A lo largo de la línea central del imán aparecen limaduras de hierro? Coloca una brújula en las proximidades del imán, qué observas? 2

5 MÁLAGA DESPUÉS DE LA VISITA Revisa el dibujo que realizaste durante la visita e interprétalo (indica cuáles son los polos norte y sur del imán, dónde el campo magnético es más intenso, etc.) Dibuja cómo serían las líneas de campo entre dos imanes enfrentados por el mismo polo. Cómo explicas lo que ocurre al acercar la brújula al imán? Las cargas eléctricas en movimiento son las que producen campos magnéticos. En un imán, dónde está este movimiento? Los electrones son partículas cargadas que giran; sin embargo la mayoría de las sustancias no son imanes, por qué? Escribe ejemplos de sustancias diamagnéticas, paramagnéticas y ferromagnéticas. Cómo influye la temperatura en las propiedades magnéticas de las sustancias? 3

6 E L E C T R I C I D A D Los imanes más comunes se fabrican con aleaciones de hierro, níquel y cobalto; sin embargo cualquier trozo de hierro o de cobalto no se comporta como un imán, a qué se debe esto? Para qué se fabrican imanes rectos (en barra) y en herradura? Cómo se puede obtener un imán permanente? Cómo podrías desmagnetizar un imán? Cómo se deben guardar los imanes para que se conserven mejor? Cuál es el fundamento del funcionamiento de una brújula? Cómo puede lograrse el amortiguamiento rápido de las oscilaciones de la brújula? Por qué se producen las auroras (boreales en el hemisferio norte, o australes en el sur)? Por qué se forman principalmente en zonas cercanas a los polos? Infórmate sobre el campo magnético de la Tierra y del Sol. 4

7 MÁLAGA CURIOSIDADES El magnetismo se conoce desde la Grecia antigua como la propiedad de ciertos minerales como la magnetita (llamada así pues se descubrió en la región griega llamada Magnesia) de atraer trozos de hierro. Son los imanes naturales. Parece ser que fueron los chinos quienes usaron por primera vez los imanes como brújulas en el s.xii. Petrus Peregrinus (Pierre de Maricourt), un cruzado francés, en 1269 encontró que si se deja una aguja libremente sobre un imán esférico, ésta se orientaba a lo largo de líneas que pasan por puntos situados en extremos opuestos de la esfera. Por analogía, establece los polos norte y sur del imán, y encuentra que el polo norte y el polo sur se atraen, que polos iguales se repelen, y que al fragmentar un trozo de magnetita, siguen apareciendo dos polos magnéticos. Cristales de magnetita En el s. XVI, William Gilbert (médico de la reina Isabel), fabricó imanes artificiales frotando trozos de hierro y de magnetita. También sugirió que el funcionamiento de las brújulas se debía a las propiedades magnéticas de la Tierra. Hay algunos seres vivos que tienen imanes en su interior que funcionan a modo de brújulas. Es el llamado biomagnetismo. Parece ser que a este fenómeno se debe la capacidad de orientarse de las aves migratorias. Algunas bacterias sintetizan de forma natural granos de magnetita (óxido de hierro, de fórmula Fe 3O 4 ) con un solo dominio, que se alinean y dan lugar a brújulas microscópicas, lo que les permite orientarse. Se han encontrado cristales de magnetita dentro del cráneo de la paloma, conectados a gran cantidad de nervios. Gracias a ello, las palomas saben orientarse longitudinalmente al campo magnético, es decir norte-sur y este-oeste, y también según la latitud, es decir, según la inclinación de dicho campo. También se han hallado sustancias magnéticas en otros organismos como las abejas, mariposas monarca, los topos, las tortugas marinas e incluso en el tejido cerebral humano. Una de las muchísimas aplicaciones de los campos magnéticos son las bandas magnéticas de las tarjetas de crédito, de teléfono Éstas guardan la información a través de diminutos dominios magnéticos. El lector consta de una pequeña bobina en la que se induce una corriente eléctrica al paso de la tarjeta. Por ello, suele estropearse la tarjeta cuando ésta se acerca a intensos campos magnéticos. En la antigüedad a la magnetita se le atribuían muchas propiedades. Se decía que curaba el reumatismo y la gota y que permitía hablar con los dioses. En el siglo XVI Paracelso intentó utilizar el magnetismo para curar enfermedades, aunque no logró nada. Todos sus supuestos éxitos se debieron al efecto placebo. Incluso hoy en día también se nos intentan vender pulseras magnéticas y otros artefactos como remedio para muchas dolencias, aunque no hay ninguna constancia científica de sus ventajas. 5

8 tlf fax Avda. DE LUIS BUÑUEL, MÁLAGA