El magnetismo, su origen y teoría

Transcripción

1 El magnetismo, su origen y teoría Se conoce como magnetismo en física a uno de los fenómenos por medio de los cuales los materiales ejercen fuerzas atractivas o repulsivas sobre otros materiales. El magnetismo forma junto con la fuerza eléctrica una de las fuerzas fundamentales de la física, el electromagnetismo. Los fenómenos magnéticos habían permanecido durante mucho tiempo en la historia de la ciencia como independientes de los eléctricos. Pero el avance de la electricidad por un lado y del magnetismo por otro, preparó la síntesis de ambas partes de la física en una sola, el electromagnetismo, que reúne las relaciones mutuas existentes entre los campos magnéticos y las corrientes eléctricas. Maxwell fue el científico que cerró ese sistema de relaciones al elaborar su teoría electromagnética. En este trabajo se verá la cronología sobre los inicios de los estudios del magnetismo, los principales fundamentos de su teoría y sobre todo los componentes y elementos del campo magnetico. EL MAGNETISMO SU ORIGEN El término magnetismo tiene su origen en el nombre que en la época de los filósofos griegos recibía una región del Asia Menor, entonces denominada Magnesia; en ella abundaba una piedra negra o piedra imán capaz de atraer objetos de hierro y de comunicarles por contacto un poder similar. A pesar de que ya en el siglo VI a. de C. se conocía un cierto número de fenómenos magnéticos, el magnetismo como disciplina no comienza a desarrollarse hasta más de veinte siglos después,cuando la experimentación se convierte en una herramienta esencial para el desarrollo del conocimiento científico. Gilbert ( ), Ampere ( ), Oersted ( ), Faraday ( ) y Maxwell ( ), investigaron sobre las características de los fenómenos magnéticos, aportando una descripción en forma de leyes. El primer estudioso del fenómeno del magnetismo fue Tales de Mileto, filósofo griego que vivió entre 625 adc y 545 adc. En China, la primera referencia a este fenómeno se encuentra en un manuscrito del siglo IV adc titulado Libro del amo del valle del diablo «La magnetita atrae al hierro hacia sí o es atraída por éste». La primera mención sobre la atracción de una aguja aparece en un trabajo realizado entre los años 20 y 100 de nuestra era: «La magnetita atrae a la aguja». El científico Shen Kua ( ) escribió sobre la brújula de aguja magnética y mejoró la precisión en la navegación empleando el concepto astronómico del norte absoluto. Hacia el siglo XII los chinos ya habían desarrollado la técnica lo suficiente como para utilizar la brújula para mejorar la navegación. Alexander Neckham fue el primer europeo en conseguir desarrollar esta técnica, en / 5

2 El conocimiento del magnetismo se mantuvo limitado a los imanes, hasta que en 1820, Hans Christian Ørsted descubrió que un hilo conductor sobre el que circulaba una corriente ejercía una perturbación magnética a su alrededor, que llegaba a poder mover una aguja magnética situada en ese entorno. Nacía así el electromagnetismo que unificó las fuerzas eléctrica y magnética TEORÌA DEL MAGNETISMO A finales del siglo XVIII y principios del XIX se investigaron simultáneamente las teorías de la electricidad y el magnetismo.. En 1831, despúes de que Hans Oersted comenzará a describir una relación entre la electricidad y el magnetismo, y el francés André Marie Ampére seguido por el físico francés Dominique François profundizarán en dicho campo, el científico británico Michael Faraday descubrió que el movimiento de un imán en las proximidades de un cable induce en éste una corriente eléctrica; este efecto era inverso al hallado por Oersted. La unificación plena de las teorías de la electricidad y el magnetismo se debió al físico británico James Clerk Maxwell, que predijo la existencia de ondas electromagnéticas e identificó la luz como un fenómeno electromagnético. Después de que el físico francés Pierre Ernst Weiss postulará la existencia de un campo magnético interno, molecular, en los materiales como el hierro, las propiedades magnéticas se estudiaron de forma cada vez más detallada, lo que permitió que más tarde otros científicos predijeran muchas estructuras atómicas del momento magnético más complejas, con diferentes propiedades magnéticas IMANES NATURALES Los imanes naturales son aquellos que se encuentran en la Tierra y que atraen al hierro. Denominados magnetita, hoy sabemos que es hierro cristalino Fe3O4. Pero también la Tierra es un imán natural. Los imanes poseen dos zonas en las que se concentra la fuerza que ejercen, estas zonas son los extremos del imán y reciben el nombre de polos magnéticos, norte y sur. Los polos del mismo nombre se repelen y los polos opuestos se atraen. Compruébalo. Los polos de un imán no se pueden aislar, es decir, si partes por la mitad un imán, obtienes dos imanes, cada uno con su polo norte y polo sur respectivo. La tierra es un imán natural, el polo Norte geográfico es un polo sur magnético y el polos Sur geográfico es un polo norte magnético; en esta propiedad está basado el funcionamiento de la brújula. Un imán puede perder su imantación de dos formas: aplicando el frotamiento en sentido contrario o invirtiendo el sentido de la corriente, según sea el método que se usó para imanarlo. aplicándole calor. Los imanes naturales o artificiales (como los electroimanes), al igual que los campos magnéticos generados por ellos u otros cuerpos, como la Tierra, son objeto de estudio del magnetismo. Por otra parte, también se conoce con el nombre de magnetismo al conjunto de 2 / 5

3 propiedades que poseen los imanes. Estos cuerpos se encuentran en estado natural en algunas piedras denominadas magnetitas. Estas piedras pueden magnetizar a algunos cuerpos (especialmente de hierro), al colocarlos en contacto con ellos durante tiempos prolongados. Uno de los fenómenos más curiosos y llamativos del magnetismo, está constituido quizás por lo que ocurre con las brújulas, cuya aguja se orienta permanentemente en dirección norte. Esto se debe a que la Tierra en su conjunto, posee una gran cantidad de minerales, hecho que sumado al giro rotacional del planeta, hace que éste se comporte como un gigantesco imán natural, lo que influye en las comunicaciones y en algunas trayectorias de aeronaves. POLO ATRACCIÓN Y REPULSIÓN DE LOS POLOS MAGNETICOS La manifestación más conocida del magnetismo es la fuerza de atracción o repulsión que actúa entre los materiales magnéticos como el hierro. Sin embargo, en toda la materia se pueden observar efectos más sutiles del magnetismo. CAMPO Y FLUJO MAGNETICO El campo magnético es una propiedad del espacio por la cual una carga eléctrica puntual de valor q que se desplaza a una velocidad, sufre los efectos de una fuerza perpendicular y proporcional a la velocidad, y a una propiedad del campo, llamada inducción magnética, en ese punto: La existencia de un campo magnético se pone en evidencia por la propiedad localizada en el espacio de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente). La aguja de una brújula, que pone en evidencia la existencia del campo magnético terrestre, puede ser considerada un magnetómetro. El hecho de que las fuerzas magnéticas sean fuerzas de acción a distancia permite recurrir a la idea física de campo para describir la influencia de un imán o de un conjunto de imanes sobre el espacio que les rodea. Al igual que en el caso del campo eléctrico, se recurre a la noción de líneas de fuerza para representar la estructura del campo. En cada punto las líneas de fuerza del campo magnético indican la dirección en la que se orientará una pequeña brújula (considerada como un elemento de prueba) situada en tal punto. Así las limaduras de hierro espolvoreadas sobre un imán se orientan a lo largo de las líneas de fuerza del campo magnético correspondiente y el espectro magnético resultante proporciona una representación espacial del campo. Por convenio se admite que las líneas de fuerza salen del polo Norte y se dirigen al polo Sur. Los campos eléctricos y magnéticos desvían ambos las trayectorias de las cargas en movimiento, pero lo hacen de modos diferentes. 3 / 5

4 El flujo magnético, generalmente representado con la letra griega?, es una medida de la cantidad de magnetismo, a partir de la fuerza y la extensión de un campo magnético. El flujo (?) a través de un área perpendicular a la dirección del campo magnético, viene dado por el producto de la densidad de campo magnético o número de líneas de fuerza por unidad de superficie (B) por la superficie (S). Si la superficie no es perpendicular a la dirección del campo sino que forma con este un ángulo (?), la expresión anterior se transforma en: De forma más general, el flujo magnético elemental, cuando el campo no es uniforme, viene definido por: de donde,? es igual a: La unidad de flujo magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se designa por Wb. En el C.G.S. se utiliza el maxwell (1 weber =10 8 maxwells). Para medir el flujo magnético se utiliza el weberímetro. 4 / 5

5 Powered by TCPDF ( Webscolar CONCLUSIÒN En este trabajo he podido conocer como tuvo origen el magnetismo, el cual ha sido uno de los principios fundamentales en la física para describir y explicar diversos fenómenos que suelen estar relacionados con nuestra vida. Los fenómenos de repulsión y atracción que vemos casi diariamente, son controlados por la teoría magnetica. Está teoría le dio un paso importante a la física y a otros fenómenos que se ocupa la teoría electromagnética. BIBLIOGRAFÌA / 5