¿Cuáles son las propiedades del magnetismo?
Imagínese tomar un tren volador que no toca el suelo. No puede sentir la vibración de los rieles ni escuchar el ruido del choque de las ruedas. El tren viaja a una velocidad de 400 kilómetros por hora. Simplemente siéntate y relájate mientras te diriges directamente al final del viaje.
¿Esto es en un sueño? ¡No, esto no es un sueño! Aunque lo más probable es que nunca hayas viajado en un tren de este tipo, este tren de alta velocidad que flota unos centímetros en el aire ha entrado oficialmente en funcionamiento comercial en algunos países y se llama tren maglev. ¿Qué hace que el coche levita? Lo creas o no, los imanes los hacen flotar.
Hablando de imanes, puedes pensar en el pequeño imán que se utiliza para sujetar notas en el frigorífico de casa. De hecho, los imanes se encuentran en muchos de los dispositivos que conocemos, como timbres, televisores y ordenadores.
Los imanes se utilizan en muchos lugares de la vida y la producción modernas, pero los imanes no son un dispositivo nuevo. Hace más de 2.000 años, los habitantes de la región de Magnesia (en Grecia) descubrieron una roca inusual. Esta roca contiene magnetita, que atrae materiales que contienen hierro. Los dos términos ingleses magnetita e imán provienen del topónimo Magnesia. El magnetismo se refiere a la propiedad de los imanes de atraer otros objetos.
Hace unos 2.000 años, los chinos descubrieron otra interesante propiedad de los imanes. Es decir, si se corta un imán en forma de cuchara para que pueda girar libremente en el plano horizontal, una determinada parte del imán (el mango de la llave) siempre apuntará hacia el sur y el otro extremo de la llave apuntará hacia el sur. en dirección a la Estrella Polar. Por esta razón, la piedra imán también se llama piedra ártica.
Algunos de los imanes que conoces no son naturales, sino artificiales. Tienen las mismas propiedades que los imanes naturales. Cualquier imán, independientemente de su forma, tiene dos extremos o dos polos. El llamado polo magnético se refiere a la parte magnética más fuerte del imán. Así como un extremo de un trozo de magnetita siempre apunta hacia la Estrella Polar, un polo magnético de un imán artificial siempre apunta hacia el norte. Los científicos llaman a este polo polo norte del imán y al otro polo del imán polo sur. . Dos polos norte o dos polos sur se denominan polos magnéticos sinónimos; un polo norte y un polo sur se denominan polos magnéticos sinónimos.
¿Qué sucede cuando acercas dos imanes? Si acercas dos polos norte, los imanes se alejarán; sucede lo mismo si acercas dos polos sur. Sin embargo, si acerca el polo norte de un imán al polo sur de otro imán, los dos imanes se atraerán entre sí. Los polos magnéticos con el mismo nombre se repelen y los polos con nombres diferentes se atraen. ”
La atracción o repulsión entre imanes es fuerza magnética. Cualquier objeto que pueda producir fuerza magnética es un imán.
El tren maglev descrito anteriormente se basa en la repulsión mutua de polos magnéticos. con el mismo nombre Los imanes en la parte inferior del tren tienen la misma polaridad que los imanes en los rieles de tierra. Los polos magnéticos del mismo nombre se repelen y los otros imanes empujan y tiran, tirando del tren hacia adelante. / p>
Si cortas una barra magnética por la mitad y la divides en dos pedazos, ¿qué pasará? ¿Un pedazo será el polo norte y el otro el polo sur? No. ¿Un imán no son dos magnéticos? polos. Estos dos pequeños imanes tienen sus propios polos norte y sur. Si divides los dos imanes en dos, obtendrás cuatro imanes.
En un imán, la fuerza magnética es más fuerte en los polos. pero la fuerza magnética no se limita a los polos magnéticos. El área alrededor del imán con fuerza magnética se llama campo magnético del imán. La existencia del campo magnético entre los imanes se produce sin contacto. >Las líneas del campo magnético comienzan desde un polo magnético, siguen una curva alrededor del imán y finalmente regresan al otro polo magnético para formar una línea. En un circuito cerrado, las líneas del campo magnético nunca se cruzan. >Cuando los campos magnéticos de dos o más imanes se superponen, se forma un campo magnético combinado cuando los polos magnéticos de dos barras magnéticas están cerca uno del otro. El campo magnético formará un campo magnético combinado. ¿Qué sucede si colocas un trozo de madera, vidrio o plástico cerca de una pila de clips? No, estos materiales no tienen ningún efecto sobre los clips. Cuando se acerca una barra magnética a una pila de clips, los clips. será atraído por el imán.
¿Por qué algunos materiales producen un magnetismo fuerte y otros no?
El magnetismo de un material depende de la estructura atómica del mismo. Todas las sustancias están formadas por átomos y los átomos son las unidades más pequeñas de elementos químicos. Hasta ahora se han descubierto más de 100 elementos químicos y constituyen todas las sustancias de la naturaleza.
El centro del átomo es el núcleo, que contiene protones y neutrones. Los protones llevan carga positiva. Moviéndose alrededor del núcleo en órbitas fuera del núcleo se encuentran los electrones, que llevan una carga negativa. Cuando los electrones se mueven alrededor del núcleo, también giran. Los electrones en movimiento generan un campo magnético. Es el giro y el movimiento orbital de los electrones en los átomos lo que hace que cada átomo sea equivalente a un pequeño imán.
En la mayoría de los materiales, las direcciones de los campos magnéticos atómicos son caóticas, lo que da como resultado que cada campo magnético quede casi completamente anulado. Por tanto, el magnetismo de la mayoría de los materiales es muy débil y normalmente no puede detectarse.
En algunos materiales, los campos magnéticos generados por los espines electrónicos de átomos individuales están claramente alineados entre sí. Miles de millones de átomos forman un grupo y los campos magnéticos generados por todos los átomos están ordenados de forma ordenada. A este grupo lo llamamos dominio magnético. El dominio magnético en su conjunto actúa como una barra magnética muy pequeña.
Cuando el material no está magnetizado, las direcciones de los dominios magnéticos son caóticas. Los campos magnéticos generados por algunos dominios magnéticos y los campos magnéticos generados por otros dominios magnéticos se cancelan entre sí. El material no es magnético. Cuando un material está magnetizado, todos sus dominios magnéticos (o la mayoría de los dominios magnéticos) están alineados en la misma dirección. En otras palabras, los dominios magnéticos están ordenados de forma ordenada.
Si se forman dominios magnéticos dentro de un material, este puede convertirse en un imán más fuerte. Si un material puede mostrar efectos magnéticos extremadamente fuertes, lo llamamos material ferromagnético. La palabra ferromagnetismo proviene del latín Ferrum, que originalmente significa "hierro". El hierro, el níquel y el cobalto son los materiales ferromagnéticos que conocemos. Además, con elementos como el francio y el neodimio se pueden convertir en imanes extremadamente potentes. También hay algunos imanes potentes hechos de aleaciones.
Sabemos que la magnetita existe en la naturaleza. Pero los imanes que utilizamos a diario generalmente son artificiales. Los imanes se pueden fabricar a partir de materiales ferromagnéticos colocando material ferromagnético no magnetizado en un campo magnético fuerte o frotándolo con uno de los polos de un imán fuerte.
Si el campo magnético es lo suficientemente fuerte, se producirán dos procesos de cambio en el material. Primero, los campos magnéticos que están alineados con la dirección del campo magnético se vuelven más grandes a medida que los dominios magnéticos adyacentes se organizan ordenadamente. Segundo, aquellos dominios magnéticos que son inconsistentes con la dirección del campo magnético se vuelven consistentes con la dirección del campo magnético. campo. De esta manera, la mayoría de los dominios magnéticos tienen la misma orientación, los dominios magnéticos están ordenados de forma ordenada y el material se convierte en un imán.
Conociendo el método de fabricación de un imán, se puede entender por qué un objeto no magnetizado, como un clip, puede ser atraído por un imán. Un clip está hecho de acero, lo que significa que su componente principal; es hierro. El campo magnético del imán alinea los dominios magnéticos del clip y el clip se convierte en un imán. Su polo norte mira hacia el polo sur del imán, creando una atracción mutua. Del mismo modo, este clip también puede atraer a otros clips. Sin embargo, si se retira el imán, los dominios magnéticos del clip vuelven a una disposición caótica. En este momento, el clip ya no es un imán.
Los aceros comunes con los que se fabrican los clips se magnetizan fácilmente, pero también tienden a perder su magnetismo. Los imanes fabricados con dichos materiales se denominan imanes no permanentes. Algunos otros tipos de acero son más difíciles de magnetizar pero también retienen su magnetismo fácilmente. Los imanes fabricados con estos materiales se denominan imanes permanentes.
Así como un clip pierde su magnetismo cuando los dominios magnéticos que contiene se desordenan, también un imán permanente puede perder su magnetismo. La forma más sencilla es dejar caer o golpear con fuerza el imán. Cuando un imán recibe un fuerte impacto, sus dominios magnéticos ya no se alinean perfectamente. El calentamiento también pierde su magnetismo, porque cuando un objeto se calienta, las partículas que contiene se mueven más rápido y de forma más caótica, lo que dificulta que los dominios magnéticos se alineen. Prácticamente todos los materiales pierden su magnetismo por encima de una determinada temperatura, que varía de un material a otro.
Después de dominar el conocimiento de los dominios magnéticos, podrás comprender por qué después de cortar un imán por la mitad, no queda solo un polo magnético en cada mitad.
En el centro de la barra magnética hay muchos polos norte y sur de dominios magnéticos, dispuestos uno frente al otro, y su magnetismo se anula entre sí.
Los polos del dominio magnético en ambos extremos del imán no están enfrentados a polos magnéticos opuestos, por lo que producen un magnetismo fuerte. Si el imán se divide en dos mitades, los dominios magnéticos todavía están dispuestos de la misma manera. Por lo tanto, también hay muchos polos sur y polos norte de los dominios magnéticos en ambos extremos del medio imán, formando un fuerte magnetismo.