¿Qué es un imán? – Definición y ejemplos

Definición de un imán

¿Dónde está el Polo Norte? ¿Qué tan seguro estás? La mayoría de las personas que respondan a esa pregunta se equivocarán.

Los imanes son objetos que tienen un polo norte y sur en extremos opuestos. Un imán contiene electrones que tienen órbitas desiguales y giros desiguales. Esos átomos magnéticos están alineados en agradables filas rectas dentro de cada dominio. Y esos dominios también están alineados todos en la misma dirección. Y solo si se cumplen TODAS estas condiciones, esta pieza de metal se convierte en un imán. No se preocupe si esto no tiene sentido; lo desglosaremos a lo largo de esta lección.

Una de las primeras cosas que notamos acerca de los imanes fue que los polos opuestos que se acercan se atraen y los polos iguales se repelen. Los imanes producen fuerzas, pero durante mucho tiempo fue un misterio por qué sucedía esto. ¿Qué hace que se comporte de esta manera?

Resulta que los campos eléctricos son lo que se produce cuando las cargas se bloquean en su lugar, como cuando no se mueven. Y los campos magnéticos son lo que obtenemos cuando las cargas comienzan a moverse. Entonces, si conecta una batería y una bombilla en un circuito, encontrará que los electrones que se mueven alrededor del circuito no producen un campo eléctrico, sino un campo magnético. Pero un imán no se mueve, ¿verdad? Entonces, ¿cómo puede tener un campo magnético?

Cómo funcionan los imanes

El imán en sí no se mueve, esa parte es cierta. Pero hay cargas en su interior que se mueven. Dentro del metal, los electrones orbitan el núcleo de cada átomo. Y cuando las cargas se mueven, producen campos magnéticos. En muchos materiales no magnéticos, hay electrones que orbitan en ambas direcciones y sus campos magnéticos se cancelan. Pero en algunos materiales magnéticos especiales, como el hierro, por ejemplo, no hay un número par de electrones orbitando en ambos sentidos, y se produce un campo magnético general.

Pero ese no es el único tipo de movimiento que está sucediendo. Hay algo llamado giro mecánico cuántico. Los electrones que giran en una dirección producirán un campo magnético, y si los giros de todos los electrones no se cancelan, se obtiene un campo magnético.

Los átomos en los que ambas cosas no se cancelan actúan como pequeños imanes. Y estos imanes se pueden combinar para hacer un material magnético. Pueden combinarse … pero no siempre. Desafortunadamente, es un poco más complicado que eso. El hecho de que los electrones de un material estén produciendo campos magnéticos no significa que el material será un imán. Hay un par de otras cosas que tienen que ser así para que eso suceda. Por un lado, estos pequeños imanes podrían muy fácilmente apuntar en muchas direcciones diferentes y podrían anularse entre sí.

Pero en algunos materiales, en aras de la estabilidad, los átomos se tiran entre sí hasta que se alinean en filas rectas y agradables. Estos se denominan materiales ferromagnéticos . Así es como obtenemos un imán, ¿verdad? Bueno, incluso entonces no hay garantía de que tengas un imán. Porque a menudo terminará con átomos alineados de una manera en una parte y de una manera diferente en una parte diferente, creando muchos de los que llamamos dominios . Si esos dominios se alinean en direcciones aleatorias, se cancelarán.

Pero si coloca su material ferromagnético, como el hierro, en un campo magnético externo más grande, puede forzar a todos esos dominios a alinearse y producir lo que generalmente llamamos un imán. Durante un largo período de tiempo, el campo magnético de la tierra puede alinear los dominios en un material como el hierro y producir un imán bastante débil. Por eso podemos encontrar rocas en el suelo con propiedades magnéticas. Pero generalmente, creamos imanes adecuados colocando hierro dentro de nuestros propios campos magnéticos creados con electroimanes. Es como cargar el hierro, forzar a los dominios a alinearse. Una vez que haya alineado los dominios, el campo magnético externo ya no es necesario y permanecerán alineados durante mucho tiempo.

Entonces, muy rápido, repasemos los requisitos para un imán. Debe tener:

• Órbitas desiguales
• Giros desiguales
• Dominios con átomos alineados
• Dominios alineados

Simple, ¿verdad?

Campo magnético de la tierra

Un ejemplo de imán es la tierra misma, que actúa como un imán gigantesco. En el núcleo externo de la tierra, las partículas cargadas llamadas iones circulan alrededor de la tierra. Cuando usa una brújula, su brújula siempre apuntará tangente a las líneas del campo; apuntará en la dirección del campo magnético. En el caso de la tierra, eso significa que apunta al norte, ¿verdad? Bueno, en realidad, cuando se trata de norte y sur, todo lo que te han dicho es mentira. El polo norte magnético está en realidad en el polo sur geográfico. En el polo sur magnético se encuentra lo que normalmente llamamos el Polo Norte.

Para entender esto, debemos pensar en cómo funciona realmente una brújula. Una brújula es en realidad un pequeño imán. El polo norte del imán, el puntero, es atraído por el polo sur de la tierra. Entonces, cuando decimos que una brújula apunta hacia el norte, lo que realmente queremos decir es que el norte geográfico es la dirección a la que apuntará el polo norte de una brújula. Porque se siente atraído por el polo sur magnético de la tierra.

Ejemplos de imanes

Ciertamente deberíamos estar muy agradecidos por el magnetismo. Nos ha ayudado a colocar el trabajo escolar en nuestros refrigeradores desde nuestro primer día de jardín de infantes. Pero más que eso, sin brújulas para ayudar a navegar a través de océanos y mares, los humanos no hubieran colonizado el mundo tan fácilmente.

Tampoco tendríamos escáneres de resonancia magnética (IRM), que funcionan según los principios del magnetismo. Estos usan un enorme campo magnético para alinear los polos magnéticos de los átomos en su cuerpo (para traerlos a ‘resonancia’), y al hacer esto, pueden tomar fotografías del interior de su cuerpo para buscar problemas.

Resumen de la lección

Un imán es un objeto (generalmente un metal) que tiene un polo norte y sur, de modo que los polos opuestos se atraen y los polos iguales se repelen. Un imán contiene electrones que tienen órbitas desiguales y giros desiguales. En realidad, en algunos materiales, en aras de la estabilidad, los átomos se tiran entre sí hasta que se alinean en filas rectas y agradables. Estos se denominan materiales ferromagnéticos . Estas bonitas filas rectas están dentro de cada dominio , que es cuando los átomos se alinean de una manera en una parte y de una manera diferente en una parte diferente. Y esos dominios también están alineados todos en la misma dirección. Y solo cuando se cumplen todas estas condiciones, esta pieza de metal se convierte en un imán.

La tierra también tiene un campo magnético, aunque el polo sur magnético está en el lugar que solemos llamar Polo Norte. La aguja de una brújula es un imán y el lado norte se tira hacia el polo sur de la tierra. Pero debido a que el lado norte de la aguja de la brújula se tira en esa dirección, decidimos llamarlo Polo Norte. Ejemplos de imanes incluyen agujas de brújula, escáneres de resonancia magnética en hospitales e imanes de nevera.

Términos para recordar

Magnetismo

• Imán : un objeto que tiene un polo norte y sur en extremos opuestos.
• Materiales ferromagnéticos : materiales en los que los átomos tiran hasta alinearse en filas rectas.
• Dominio : es el área en la que los átomos se alinean de una manera en un área y de otra manera en un área diferente.

Los resultados del aprendizaje

Pon a prueba tu capacidad para lograr los siguientes objetivos una vez que hayas visto la lección:

• Reconocer la definición de un imán
• Describir las formas en que los átomos se organizan para crear imanes.
• Hablar de la Tierra como un gran imán
• Proporcione ejemplos de imanes