El electromagnetismo es la fuerza producida cuando una corriente eléctrica circula a través de un conductor eléctrico, por ejemplo un cable.
Un pequeño campo magnético es creado alrededor de un conductor eléctrico con la dirección de este campo magnético con respecto a su polo norte y polo sur siendo determinado por la dirección de la corriente fluyendo a través del conductor.
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Magnetismo
El magnetismo juega un importante papel en el campo de la electricidad y la electrónica, sin este fenómeno muchos componentes como relés, solenoides, inductores, etc no serían posibles.
El magnetismo es un fenómeno que se encuentra intrínseco en algunos minerales o elementos de la naturaleza, como por ejemplo la magnetita, también llamada óxido ferroso. Si este material lo suspendes en el aire con un trozo de cuerda, automáticamente se colocará alineado con el campo magnético de la tierra siempre apuntando hacia el norte.
Un buen ejemplo de este fenómeno lo podemos encontrar en la aguja de una brújula, igualmente en la vida cotidiana existen muchos dispositivos o materiales donde interviene el magnetismo y pasan desadvertidos ante nosotros.
Existen básicamente dos formas en las que se nos presenta el magnetismo: a través de imanes permanentes o imanes temporales. Hay algunos materiales los cuales se les puede cambiar la disposición en la que se encuentran ordenadas sus moléculas convirtiéndolos en imanes temporales.
Por ejemplo el hierro, níquel o cobalto en su estado natural presentan una disposición magnética muy pobre, sin embargo cuando el níquel o el cobalto se mezclan con el hierro o el peróxido de aluminio se convierten en imanes muy potentes.
Un material magnético en un estado no magnético tiene la estructura molecular en forma de cadenas magnéticas desordenadas o pequeños imanes desordenados unos junto a otros de forma aleatoria, esta disposición de pequeñas cadenas magnéticas o imanes provocan la neutralización magnética entre ellos, anulando el poder magnético del material.
En la imagen de abajo podemos simular un material con las partículas o imanes pequeños (rectángulo rojo y azul) desordenados.
Cuando el material se magnetiza, su estructura molecular en forma de pequeñas cadenas magnéticas quedan alineadas unas con otras aumentando el poder magnético de este material. Esta forma en la alineación molecular de los materiales ferromagnéticos se conoce como Teoría de Weber.
En la imagen de abajo podemos ver el mismo material con todas las moléculas o pequeños imanes orientados y alineados.
¿Porque la teoría de Weber es correcta?
La teoría de Weber está basada en el hecho de que todos los átomos que constituyen la materia tienen propiedades magnéticas debido a la rotación de los electrones del átomo.
Pensemos que toda materia esta compuesta por la unión de átomos, y que cada átomo tiene un campo magnético. Los campos magnéticos de los átomos de una materia giran todos en el mismo sentido, los materiales magnéticos estan compuestos de pequeños campos magnéticos a nivel molecular al rededor de los átomos. Esta dirección del campo magnético es la que generará el norte magnético y sur magnético de esta materia.
Del mismo modo la materia que esta compuesta por átomos donde su campo magnético no esta alineado, es decir que cada campo magnético generado por los diferentes átomos giran en sentidos diferentes, neutraliza el efecto magnético de esta materia. Esta area magnética molecular se llama «dominio».
Ningún material magnético puede producir un campo magnético por el mismo, esto quiere decir que la magnetización del material dependerá de la alineación magnética de todas sus moléculas o dominios. Y a su vez estos dominios o campos magnéticos dependerán de la órbita y la rotación de sus electrones.
Este grado de alineación puede ser especificado por una cantidad conocida como magnetización, representada con la letra «M».
A pesar de que un material presente un magnetización igual a cero algunos de sus dominios permanecerán alineados en pequeñas regiones con pequeños campos de magnéticos. El efecto de aplicar una fuerza de magnetización de un campo magnetico a un material, sirve para producir un valor de magnetización diferente de cero en este material.
Podemos generar imanes en algunos materiales cuando les aplicamos campos magnéticos, una vez retiramos el campo magnético inducido el material imantado ira perdiendo su poder magnético dependiendo de que material sea. Llamamos remanencia magnética a la capacidad que tiene el material para conservar el campo magnético que le hemos generado una vez retirado el campo magnético inducido.
Dicho esto podemos crear imanes permanentes utilizando materiales con una alta remanencia magnética y también podemos crear materiales los cuales pierdan su magnetismo rápidamente utilizando materiales con una baja remanencia magnética, por ejemplo las solenoides o los relés.
Flujo magnético
Para definir el flujo magnético partimos de la definición de un imán, el cal tiene dos polos, independientemente de la forma que tenga. El imán crea una cadena de lineas magnéticas alrededor de él, estas lineas están perfectamente organizadas y alineadas siguiendo una dirección que va desde un polo, en un extremo, al otro polo, en el extremo contrario. Estas lineas en su conjunto forman un campo magnético con dirección y sentido, llamado flujo magnético.
Estas lineas de flujo magnético son más intensas en los polos (polo norte y polo sur) que en el centro y no se pueden ver a simple vista.
Todos los imanes disponen de dos polos, en los polos las lineas magnéticas están más concentradas y son más densas. El flujo magnético esta representado por la letra griega Phi
Sin embargo, en realidad el flujo magnético no tiene lineas ni dirección, sino que es un area alrededor del imán, una región estática sin movimiento físico de ninguna partícula y con un poder de atracción, una fuerza magnética con más carga magnética en los polos o extremos.
El flujo magnético positivo tendrá unas características de atracción a ciertos flujos o cargas inversamente proporcional al flujo negativo. El flujo positivo de una carga presentará una atracción con flujo negativo de otra carga.
De la misma forma dos flujos negativos se repelen, al igual que dos flujos positivos.
Magnitud del magnetismo
Ya conocemos la magnitud Weber con la que medimos el flujo magnético de un determinado material magnetizado, la magnitud Weber la representamos con la letra Phi
Donde :
- B = es la densidad del flujo magnético del imán medido en Teslas.
= es el flujo magnético medido en Weber.- A = es el area del flujo magnético del cual queremos saber su densidad.
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