¿Que es el magnetismo? Según la ley de Ampere, el flujo de una corriente eléctrica produce un campo magnético. Un electrón que gira alrededor de un átomo puede verse como una corriente eléctrica cíclica de muy poca fuerza y radio. Sin embargo, todavía induce un campo magnético y esto no es sorprendente. De hecho, todos los electrones que giran alrededor de los átomos producen su propio campo magnético; esto da como resultado que cada átomo tiene su propio campo magnético, que es el campo total; o una superposición de los campos magnéticos de electrones individuales.
Ahora llegamos al punto principal. En algunos átomos, un número igual de electrones gira en todas las direcciones posibles y sus campos magnéticos se apagan mutuamente. Sin embargo, en los átomos de algunos elementos las órbitas de los electrones se pueden orientar; de tal manera que algunos de los electrones produzcan campos magnéticos que permanecen descompensados; debido a los campos de electrones que giran en la dirección opuesta. Y cuando tales campos magnéticos asociados con la rotación de electrones en órbita; resultan dirigidos de manera idéntica para todos los átomos de la estructura cristalina de una sustancia, él en su conjunto; crea un campo magnético estable y suficientemente fuerte a su alrededor. Cualquier fragmento de tal sustancia es un pequeño imán con polos norte y sur claramente definidos.
Principales Clases de Magnetismo
Es el comportamiento acumulativo de tales mini imanes de átomos en la red cristalina lo que determina las propiedades magnéticas de una sustancia. Según sus propiedades magnéticas, las sustancias se dividen en tres clases principales: ferromagnéticos, paramagnéticos y diamagnéticos. También hay dos subclases separadas de materiales aislados de la clase general de ferromagnéticos: antiferromagnéticos y ferromagnetos.En ambos casos, estas sustancias pertenecen a la clase de los ferroimanes; pero tienen propiedades especiales a bajas temperaturas: los campos magnéticos de los átomos vecinos están alineados estrictamente paralelos, pero en direcciones opuestas. Los antiferromagnéticos consisten en átomos de un elemento y, como resultado, su campo magnético se vuelve igual a cero. Los ferromagnetos son una aleación de dos o más sustancias, y el resultado de la superposición de campos dirigidos de manera opuesta; es un campo magnético macroscópico inherente al material en su conjunto.
Características y Propiedades del Magnetismo
El poder magnético puede ser atractivo o repulsivo, pero siempre es mutuo: un campo magnético ejerce fuerza sobre cualquier carga en movimiento, pero las cargas estáticas no se ven afectadas. Un campo magnético de una carga en movimiento es siempre perpendicular a la velocidad. La fuerza sobre una carga en movimiento por un campo magnético es proporcional a la velocidad de la carga y la dirección del campo magnético. Un imán tiene dos polos, que se definen como el polo norte y el polo sur. En el sentido de líneas de campo magnético, el Polo Norte es donde comienza una línea de campo magnético y el Polo Sur es donde termina. Sin embargo, estas líneas de campo son imaginarias, cabe señalar que los polos magnéticos no existen como monopolos. Los polos no se pueden separar, lo que se conoce como ley de Gauss para el magnetismo.
Ferromagnetos
Algunas sustancias y aleaciones (en primer lugar conviene señalar hierro, níquel y cobalto) a temperaturas inferiores al punto de Curie; adquieren la propiedad de construir su red cristalina de tal forma que los campos magnéticos de los átomos resultan ser unidireccionales y se refuerzan entre sí; por lo que surge un campo magnético macroscópico fuera del material. Los imanes permanentes están hechos de estos materiales . De hecho, la alineación magnética de átomos por lo general no se aplica a un volumen ilimitado de material ferromagnético; la magnetización se limita a un volumen que contiene de varios miles a varias decenas de miles de átomos; y un volumen de la materia tales generalmente se llama un dominio (del Inglés dominio «zona»).
Cuando el hierro se enfría por debajo del punto de Curie, se forman muchos dominios; en cada uno de los cuales el campo magnético se orienta a su manera. Por lo tanto, en el estado normal, el hierro sólido no está magnetizado; aunque se forman dominios en su interior, cada uno de los cuales es un mini imán terminado. Sin embargo, bajo la influencia de condiciones externas (por ejemplo, cuando el hierro fundido se solidifica en presencia de un campo magnético potente); los dominios se disponen de manera ordenada y sus campos magnéticos se refuerzan mutuamente. Luego obtenemos un imán real, un cuerpo con un campo magnético externo pronunciado. Así funcionan los imanes permanentes.
Paramagnéticos
En la mayoría de los materiales, las fuerzas internas de alineación de la orientación magnética de los átomos están ausentes; no se forman dominios y los campos magnéticos de los átomos individuales se dirigen al azar. Debido a esto, los campos de los átomos magnéticos individuales se extinguen mutuamente y tales materiales no tienen un campo magnético externo.
Sin embargo, cuando dicho material se coloca en un campo externo fuerte (por ejemplo, entre los polos de un imán potente); los campos magnéticos de los átomos se orientan en la dirección que coincide con la dirección del campo magnético externo; y observamos el efecto de fortalecer el campo magnético en presencia de dicho material. Los materiales con propiedades similares se denominan paramagnéticos . Sin embargo, vale la pena eliminar el campo magnético externo; ya que el paramagnetic se desmagnetiza inmediatamente a medida que los átomos se alinean nuevamente de forma caótica. Es decir, los paramagnéticos se caracterizan por la capacidad de magnetizarse temporalmente.
Diamagnética
En sustancias cuyos átomos no tienen su propio momento magnético es decir; en aquellas donde los campos magnéticos se extinguen en el embrión, a nivel de electrones, puede surgir magnetismo de diferente naturaleza. Según la segunda ley de inducción electromagnética de Faraday, con un aumento en el flujo del campo magnético que pasa a través del circuito conductor; el cambio en la corriente eléctrica en el circuito contrarresta el aumento en el flujo magnético. En consecuencia, si una sustancia que no tiene sus propias propiedades magnéticas se introduce en un campo magnético fuerte; los electrones en órbitas atómicas, que son circuitos microscópicos con corriente, cambiarán la naturaleza de su movimiento de tal manera que evitarán un aumento del flujo magnético; es decir, crearán su propio campo magnético. dirigido en la dirección opuesta al campo externo. Estos materiales se denominan comúnmente diamagnéticos.
Con respecto a las propiedades magnéticas de la materia, es importante aprender que dependen de la configuración de las órbitas electrónicas de los átomos. Incluso después de descomponerse en átomos individuales, el hierro, por ejemplo, conservará sus propiedades ferromagnéticas. Pero con una mayor trituración, recibirá sólo partículas elementales que no tienen sus propias propiedades magnéticas; y ya no será posible describir la naturaleza del magnetismo. Entonces, las propiedades magnéticas de una sustancia dependen exclusivamente; de la configuración de las partículas elementales en la composición del átomo y la organización de los dominios cristalinos; pero de ninguna manera de las propiedades de las partículas cargadas de la estructura atómica.