Campo Magnético

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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.
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¿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?
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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?
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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?
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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.
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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 Fe3O4 ) 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.
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www.principia-malaga.com
tlf 952 070 481 · fax 952 103 849
Avda. DE LUIS BUÑUEL, 6 · 29011 · MÁLAGA