Magnetostatica
Efecto de las cargas eléctricas que se mueven a
módulo de velocidad constante, aunque no de dirección. No se pone en juego la
variación de energía cinética.
Los imanes tienen,
en su interior, millones de átomos con sus momentos magnéticos (producido por
los electrones en movimiento) alineados produciendo un campo magnético propio,
sin embargo, no hay que perder el punto de vista de que el origen de éstos
campos son siempre las cargas eléctricas en movimiento.
Cuando cortamos un imán en dos
mitades el comportamiento magnético del mismo no se altera, ya que, por más
pequeño que sea su tamaño siempre tendremos miles de átomos que generen
momentos magnéticos y que den origen a un campo magnético intrínseco, como se muestra a continuación:
Por convenio, las líneas del campo magnético
generado por un imán van del polo negativo al positivo.
Podemos distinguir 2 tipos de imanes, de
acuerdo a su origen:
· imanes naturales: poseen su
propiedad de forma natural.
· imanes artificiales: poseen su
propiedad de forma inducida.
A la Tierra, al igual que los
imanes, se le asigna un polo sur
magnético: aquella región donde ingresan las líneas de campo magnético, y un polo norte magnético: donde salen las
líneas de campo magnético. Dos polos de distinto tipo se atraen y del mismo
tipo se repelen.
A continuación se muestra un imán
de barra quien produce un campo magnético en el espacio. A la región del
espacio donde ingresan las líneas de campo magnético se la suele llamar polo
Sur; mientras que, a la porción del imán de donde salen las líneas de campo
magnético, se la llama polo Norte. Las brújulas se orientan en el campo
magnético producido por el imán y, gracias a esto, es posible trazar las líneas
de campo magnético.
Un imán
de barras produciendo un campo magnético
que puede ser detectado por la presencia de una brújula.
Las propiedades de los materiales magnéticos
se basan en gran parte en el fenómeno cuántico de la interacción de
intercambio.
Un átomo
posee un momento magnético permanente determinado por la suma del momento
angular y espín de sus electrones. La contribución del núcleo al momento
magnético de un átomo es despreciable en comparación con los momentos magnéticos
de los electrones. Existen materiales en donde los momentos magnéticos de los
átomos componentes poseen una estructura ordenada, incluso en ausencia de un
campo magnético externo. Si todos los momentos se encuentran alineados en una
misma dirección, el material se denomina Ferromagnético. Cuando un material
posee momentos magnéticos alineados, pero orientados en sentidos opuestos y
desbalanceados en magnitud o número, dando lugar a un momento magnético
macroscópico no nulo, se denominan Ferrimagnético. Tanto los materiales
ferro‐ como ferri‐ magnéticos pueden poseer una importante magnetización
incluso en ausencia de un campo magnético aplicado externamente; esta
magnetización se denomina remanente o espontánea (MR). En el caso particular de
que un material contenga momentos magnéticos orientados en sentidos opuestos y
perfectamente balanceados, este no presentará una magnetización macroscópica
espontánea, y se denomina Antiferromagnético. En un material paramagnético los
momentos magnéticos no poseen ninguna orientación preferencial, y en
consecuencia ninguna magnetización espontánea. En presencia de un campo
magnético externo, los momentos magnéticos tenderán a alinearse magnetizando al
material. Este proceso se denomina magnetización inducida
Para todos estos materiales, existe una
temperatura por encima de la cual la agitación térmica vence a la energía de
intercambio que mantiene a los momentos magnéticos alineados, y el
comportamiento pasa a ser Paramagnético con cero magnetización espontánea. Esta
temperatura de transición se denomina temperatura
de Curie (TC) para ferromagnetos y ferrimagnetos, y en el caso de los
antiferromagnetos se denomina temperatura de Néel.
Esquema
de la orientación y magnitud relativa de dipolos magnéticos en materiales
ferro‐, ferri‐ y anti‐ferromagnéticos. Todos, por encima de una cierta
temperatura pasan a tener un comportamiento paramagnético.
Definimos Inducción magnética como
la cantidad de líneas de fuerza que atraviesa una superficie
perpendicularmente. Indica la densidad de líneas de fuerza en una parte del
campo magnético. Es una magnitud vectorial, es decir, tiene una dirección y un sentido. Se
representa por un vector cuya dirección y sentido coincide con la dirección y
el sentido de las líneas de inducción en cada punto del campo magnético.
Inducción magnética
El campo magnético: 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. Líneas de fuerza del campo magnético
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 orientaría una
pequeña brújula 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.
Se
admite que las líneas de fuerza salen del polo Norte y se dirigen al polo Sur.
A pesar que
el patrón de campo magnético de la Tierra es similar al
que genera un imán de barra, es incorrecto pensar que el núcleo de la Tierra
está compuesto por grandes masas de material magnetizado. Las elevadas
temperaturas del núcleo terrestre impiden cualquier tipo
de magnetización.
A la
Tierra, al igual que los imanes, se le asigna un polo sur magnético: aquella
región donde ingresan las líneas de campo magnético, y un polo norte magnético:
donde salen las líneas de campo magnético. El polo sur magnético de la Tierra
está localizado cerca del polo norte, como se muestra a continuación:
