Campo magnético El espacio que rodea a un imán y dentro del cual se manifiestan las fuerzas de atracción o repulsión que ejerce, recibe el nombre de campo magnético. Así como los campos gravitacionales y eléctricos constituyen los medios a través de los cuales se propagan los efectos gravitacional y eléctrico, el campo magnético es el medio a través del cual se propagan los efectos magnéticos. Hace más de un siglo que el inglés Michael Faraday estudiaba los efectos que producían los imanes. Observó que un imán permanente ejerce una fuerza sobre un trozo de hierro o sobre cualquier imán que se encuentre cerca de él. Explicó que, esta acción a distancia se debe a la presencia de un campo de fuerzas cuyos efectos se hacen sentir a través de un espacio vacío. Faraday consideró útil el imaginar que de un imán salían hilos o líneas que se esparcían y las llamó líneas de fuerza magnéticas y dado que en los extremos de un imán su intensidad es mayor, consideró que en los polos existirían más líneas que en las otras partes. Las líneas de fuerza producidas por un imán, ya sea de barra o de herradura, se esparcen desde el polo norte y se curvan para entrar al sur. A la zona que rodea a un imán y en el cual su influencia puede detectarse, recibe el nombre de campo magnético. Faraday señaló que cuando dos imanes se encuentran cerca uno de otro, sus campos magnéticos se interfieren recíprocamente. Cuando un polo norte se encuentra cerca de un sur, las líneas de fuerza se dirigen del norte hacia sur; cuando se acercan dos polos iguales, las líneas de cada uno se alejan de las del otro.(ver las siguientes ilustraciones)
Líneas de fuerzas entre polos diferentes
Líneas de fuerza entre polos del mismo nombre
Espectro magnético de un imán en forma de barra
Espectro magnético de un imán en forma de herradura Magnetismo terrestre. Nuestro globo terrestre se comporta como un enorme imán que produce un campo magnético cuyos polos no coinciden con los polos geográficos. Existen varias teorías que tratan de explicar la causa del magnetismo terrestre. Una de ellas señala que la tierra contiene una gran cantidad de depósitos de mineral de fierro, que en tiempos remotos se magnetizaron en forma gradual y prácticamente con la misma orientación, por lo que actúan como un enorme imán. Otra teoría explica que el magnetismo terrestre se debe a las corrientes eléctricas que circulan alrededor de la tierra, tanto en la corteza terrestre como en la atmósfera.
DECLINACIÓN MAGNÉTICA Como los meridianos magnéticos y terrestre no coinciden, el extremo norte de una brújula no apuntará hacia el verdadero norte geográfico. El ángulo que se desvía una brújula del norte geográfico real, recibe el nombre de ángulo de declinación. Campo magnético. Se sabe que el campo magnético terrestre sufre pequeñas variaciones pero son constantes, la declinación magnética de un lugar también sufre variaciones provocadas por cambios que se presentan cada siglo aproximadamente, y que hacen que el ángulo de declinación varíe de 5 o a 10o de arco. También existen variaciones diurnas que alteran en 10 o dicho ángulo y variaciones accidentales originadas por las tormentas magnéticas que se producen por las paroxismos de la actividad solar, que llegan incluso a suspender momentáneamente las comunicaciones por radio a larga distancia. Inclinación magnética. Como las líneas de fuerza de un campo magnético salen del polo norte y entran al polo sur, una aguja magnetizada que gire libremente se orientará en forma paralela a las líneas del campo. Así, el polo norte de la aguja se orientará al polo norte magnético de la tierra, y además tendrá una cierta inclinación respecto al polo horizontal. Veamos, en el caso de que se coloque en algún punto cerca del Ecuador, su posición respecto al plano horizontal será casi en forma paralela; sin embargo, al ubicársele en algún punto cercano a los polos magnéticos terrestres, la posición de ésta respecto al plano horizontal será en forma perpendicular a él. Por definición: La inclinación magnética es el ángulo que forma la aguja magnética o sea las líneas de fuerza del campo magnético, con el plano horizontal. Una brújula de inclinación es aquella que tiene una suspensión tal, que le permite oscilar en un plano vertical por lo que puede medir el ángulo de inclinación. La teoría de los dominios.-Si se desea saber por qué hay fuerzas magnéticas, no podrá encontrarse una respuesta. Las fuerzas magnéticas existen, lo mismo que las fuerzas gravitacionales y las eléctricas. Los científicos pueden describir su comportamiento, pero no pueden explicarlas. Hay otros “ por qué “, sobre los materiales magnéticos, que los físicos pueden responder formulando una teoría que explique cómo actúan las fuerzas magnéticas. Algunas preguntas que deben responder son las siguiente ¿por qué algunos materiales son más magnéticos que otros? ¿ Por qué una barra imantada, cuando se rompe a la mitad, tiene nuevos polos en los dos extremos? ¿por qué puede conseguirse un imán frotando una pieza de hierro con otro imán? ¿Por qué el calentamiento o la vibración destruyen los imanes? ¿ Por qué atrae un imán a un pedazo de hierro desimantado?
La teoría que contesta mejor estas preguntas es la del físico alemán Guillermo Weber. Dicha teoría establece que los metales magnéticos como el fierro, cobalto y níquel, están formados por innumerables imanes elementales muy pequeños. La teoría de los dominios. Antes de que cualquier trozo de alguno de estos metales sea magnetizado, los diminutos imanes elementales están orientados al azar, o sea en diferentes direcciones(ver figura a. Cuando se comienza a magnetizar algún trozo de estos metales, los imanes elementales giran hasta alinearse en forma paralela al campo que los magnetiza totalmente, según la siguiente figura.
Cuando se magnetiza al hierro dulce por inducción, se observa que al retirar al campo magnetizante desaparece la imantación del hierro y los diminutos imanes elementales vuelven a su antigua orientación desordenada. En cambio, cuando se imanta al acero templado, estos imanes quedan alineados, aún después de haber sido retirado el campo magnetizante. Los imanes pueden perder su magnetismo por las siguientes causas: por golpes o por vibraciones constantes por calentamiento. por influencia de su propio campo magnético A la temperatura del rojo desaparece totalmente el magnetismo(la temperatura a la cual un material pierde sus propiedades magnéticas se les llama temperatura de Curie). Una preocupación de los científicos es la de producir nuevos materiales que permitan la construcción de imanes más potentes. Para ello, se han basado en el conocimiento de que un cuerpo magnético presenta zonas de pequeñas dimensiones llamadas dominios magnéticos, los cuales consisten en pequeños
átomos imantados que se alinean paralelamente entre sí. Unos dominios incrementan su tamaño por la influencia cercana de otros hasta que se logra la saturación y todos ellos quedan orientados. Los investigadores han encontrado materiales magnéticos que pueden alterar sus dominios, por lo que los átomos imantados se alinean con el campo que está a su alrededor; esto resulta en la formación de imanes fuertes y permanentes, ya que los dominios permanecen iguales aun después de que se ha retirado el magnetizante.
La teoría de los dominios permitió considerar la posibilidad de triturar un material magnético hasta darle la consistencia de polvo fino, en el que cada partícula constituyera un dominio. Al comprimir el polvo para darle cualquier forma o tamaño apropiado y moldearlo con plástico o hule, se le somete a la influencia de un campo magnético fuerte que orienta a casi todos los dominios en una sola dirección, con lo cual se forma un excelente imán que puede usarse en bandas magnéticas flexibles de múltiples usos, como las utilizadas para mantener cerradas las puertas de los refrigeradores. Actualmente, se investigan nuevos y potentes imanes que pueden utilizarse en el funcionamiento de carros de ferrocarril y de transporte colectivo. En Japón se realizan experimentos con carros que utilizan la propulsión, la cual mantiene a los carros arriba de los rieles pero sin tocarlos. La ventaja de este sistema magnético consiste en reducir considerablemente la fricción, el desgaste de las piezas metálicas y la contaminación por ruido.