Magnetismo
Existen varios tipos de magnetismo, pero los dos que experimentamos en la vida diaria son:
Imanes Permanentes
Los imanes de nevera, las agujas de las brújulas y algunos cierres de puertas son ejemplos de imanes permanentes.
Su magnetismo proviene del "giro" de los electrones. Esto no es como el giro de un balón de baloncesto, sino una propiedad especial incorporada que hace que los electrones se comporten como pequeños imanes.
Cuando muchos de estos pequeños imanes se alinean en ciertos materiales, como el hierro, se combinan para crear un gran imán, y obtenemos imanes permanentes como los de las puertas de los refrigeradores.
Esta propiedad magnética hace que se atraigan o se repelan entre sí.
Pero normalmente no se alinean, ¡o todo a nuestro alrededor sería magnético, incluyendo nuestros cuerpos!
¿Por qué no?
Primero ignoremos a los protones, ya que su campo magnético es mucho más débil (1/658) que el de un electrón. Así que los electrones son los principales contribuyentes al magnetismo en materiales como los imanes permanentes.
Y en un átomo típico, los campos magnéticos de los electrones están mayormente emparejados, por lo que se anulan entre sí.
Pero cuando hay un solo electrón no emparejado en una capa externa, entonces todo el átomo puede tener un pequeño campo magnético.
Después necesitamos que los átomos apunten en la misma dirección. ¡Lo cual normalmente no ocurre!
Pero en algunos metales (hierro, níquel, cobalto y algunas aleaciones) la atracción mutua es lo suficientemente fuerte para que sí se alineen entre sí.
A estos materiales se les llama ferromagnéticos.
Pero hay otro factor: la alineación suele darse solo dentro de regiones llamadas dominios magnéticos: pequeñas zonas donde los campos magnéticos de los átomos están alineados.
Y normalmente los dominios no se alinean.
Esto se puede corregir usando un campo magnético fuerte que los obligue a apuntar en una sola dirección. En algunos casos esta nueva alineación permanece incluso después de retirar el campo magnético aplicado.
Y finalmente obtenemos nuestro imán permanente.
Algunos pueden ser tan fuertes que aplastarían tu dedo si queda entre ellos.
Polos
El polo norte del imán apunta hacia el Polo Norte Magnético, que actualmente está en el Océano Ártico.
Los polos iguales se repelen, los opuestos se atraen:
- los polos norte repelen a los polos norte
- los polos sur repelen a los polos sur
- los polos norte atraen a los polos sur
- los polos sur atraen a los polos norte
La fuerza normalmente se debilita a medida que la distancia entre los imanes aumenta.
Conclusión
Así que los imanes permanentes son una circunstancia especial en la que los diminutos campos magnéticos de los electrones contribuyen a un campo mucho mayor sin anularse demasiado entre sí.
(Casi tan difícil como lograr que la gente se ponga de acuerdo.)
Electroimanes
¿Has visto alguna vez un enorme imán levantar chatarra? Ese es un electroimán en acción.
Los electroimanes son especiales porque se pueden encender y apagar.
Funcionan porque las cargas eléctricas en movimiento, como los electrones que fluyen en un cable, crean un campo magnético.
Cuando enrollamos el cable en forma de bobina, el campo magnético se vuelve más fuerte, y cuantas más vueltas, más fuerte es el campo.
¿Pero por qué una carga en movimiento crea un campo magnético?
Tiene que ver con la teoría de la relatividad de Einstein y algo llamado contracción de longitud.
Cuando una partícula cargada se mueve a gran velocidad, percibe que las cargas a su alrededor están más cerca de lo normal.
Esto cambia cómo experimenta las fuerzas eléctricas. Algunas zonas parecen tener más carga, otras menos, todo dependiendo de cómo se muevan las partículas unas respecto a otras.
Nosotros lo observamos como fuerza magnética.
¡Y podemos controlarla! Así es como obtenemos motores eléctricos, generadores y muchas otras cosas maravillosas.
