TEMA 1º.- Nociones sobre magnetismo y electromagnetismo.
1.1. Introducción.-
El magnetismo y los imanes están relacionados con el funcionamiento de casi todos los aparatos eléctricos.
Los imanes se pueden dividir en dos clases generales: Los imanes permanentes y los electroimanes.
Los imanes permanentes se fabrican de acero templado y de aceros aleados al cromo, volframio, cobalto,aluminio, níquel y cobre. Los electroimanes se fabrican de hierro o de acero dulce.
1.2. Imanes naturales.-
La magnetita, que se encuentra en la naturaleza, es un mineral de hierro que presenta propiedades magnéticas. Su fórmula química es Fe3 O4. Este óxido de hierro posee en exclusiva las propiedades magnéticas por naturaleza.
1.3. Materiales magnéticos.-
De todos los metales yelementos, solamente el hierro (o el acero) posee unas propiedades magnéticas acusadas. El cobalto, níquel y algunas de sus aleaciones, así como un número limitado de aleaciones no férricas (aleación de Heusler de cobre, magnesio y aluminio) tienen propiedades magnéticas, pero en grado muy inferior al hierro.
Las materias según sus propiedades magnéticas se clasifican en:
– Ferromagnéticas.
-Paramagnéticas.
– Diamagnéticas.
Ewing y Weber, explicaron de manera práctica todos los fenómenos magnéticos observados, tales como los de saturación e histéresis, partiendo de la hipótesis de que las moléculas de hierro eran pequeños imanes permanentes. Su teoría no explicaba sin embargo, por qué la existencia de estas moléculas imanadas era propiedad exclusiva del hierro. Sólamente hastahace, relativamente, poco tiempo y gracias al modelo atómico de Bohr, que nos dio a conocer la estructura atómica con un núcleo central positivo y estático y varios electrones, con carga eléctrica negativa, que giran alrededor de éste núcleo describiendo órbitas circulares o elípticas, en capas o niveles de energía determinados. Más tarde se complemento esta teoría considerando que los electronesgiran, además, alrededor de su eje, este movimiento se denomina “spin electrónico”.
Algunas rotaciones propias de los electrones se realizan en una dirección positiva y otras en la opuesta, o dirección negativa. Debido al movimiento de los electrones en sus órbitas, y a su rotación propia, se produce una circulación de electricidad, o de minúsculas cargas eléctricas, alrededor del núcleo, poruna parte, y en el interior de cada electrón. Por consiguiente, cada electrón es un pequeño giróscopo que posee un momento magnético definido.
Como los electrones, al moverse sobre sus órbitas, poseen también un momento magnético y un momento de rotación, se considera que cuando varía la acción de la fuerza magnetizante aplicada, los movimientos orbitales no varían y todo el cambio se produce enla dirección, o “sentido”, del spin de algunos de los electrones.
Para que el átomo tenga propiedades magnéticas, debe haber un spin electrónico sin compensar en una órbita interior.
A esto se deben, en parte, las propiedades magnéticas del hierro. En las capas más internas del átomo de hierro hay tantos electrones con spin positivo como negativo, al igual que en las capas más externas,en consecuencia no hay momento magnético resultante; sin embargo, en las capas centrales no existe esa compensación, dando como resultado un momento magnético.
Sin embargo, para que un cuerpo sea ferromagnético no es únicamente necesario que existan spin no compensados en capas internas, sino también que los spin resultantes en los átomos próximos sean paralelos. El cálculo demuestra que paraque esta condición se cumpla plenamente es necesario que exista una relación crítica entre el diámetro del átomo y el de la capa electrónica no compensada.
Aunque las fuerzas de intercambio son muy intensas, por razones aún no conocidas, no ejercen su acción sobre la totalidad del cuerpo, sino que actúan únicamente en zonas limitadas de magnitudes tan reducidas que no son visibles.
Los…