3.1: Campos Magnéticos
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Si un imán está suspendido en el aire, siempre girará y se alineará con los polos norte y sur de la Tierra. Los dos extremos, llamados polos magnéticos, son donde la fuerza es más fuerte.
Se establece un campo magnético de fuerza entre los dos polos. Se puede pensar en ello como líneas invisibles de fuerza que viajan de un polo a otro. Las líneas magnéticas (líneas de flujo) son continuas y siempre forman bucles. Estas líneas invisibles se pueden ver si espolvoreas limaduras de hierro sobre una hoja de papel colocada sobre una barra magnética (Figura\(\PageIndex{1}\)).
Características de las líneas magnéticas de fuerza
Los imanes tienen algunas reglas específicas que rigen su funcionamiento.
Las líneas magnéticas de fuerza poseen dirección
Estas líneas son continuas y se extienden desde el polo norte hasta el polo sur del imán (Figura\(\PageIndex{2}\)).
Las líneas magnéticas de fuerza siempre forman bucles completos
Las líneas no comienzan y terminan en los polos sino que pasan a través del imán para formar bucles completos. Si tuvieras que cortar un imán por la mitad, podrías observar el campo magnético entre las dos piezas del imán (Figura\(\PageIndex{3}\)).
Las líneas magnéticas de fuerza siempre forman lazos apretados
Esta regla explica la idea de atracción. Las líneas de flujo intentan acercarse lo más posible al imán, al igual que las bandas de goma. También tratan de concentrarse en cada polo. Si colocas dos polos diferentes juntos, intentan convertirse en un gran imán y acortar las líneas de fuerza (Figura\(\PageIndex{4}\)).
Las líneas magnéticas de fuerza se repelen entre sí
Si las líneas magnéticas de fuerza actúan como bandas de goma, ¿por qué no colapsan en el centro? El motivo es que se repelen entre sí. Mire hacia atrás en la Figura 3; observe que las líneas tienden a divergir a medida que se alejan de los polos, en lugar de converger o incluso permanecer paralelas. Esto resulta de su mutua repulsión.
Las líneas magnéticas de fuerza nunca se cruzan, sino que siempre deben formar bucles individuales
La repulsión mutua de cada línea magnética explica este efecto. Esto explica por qué como los postes se repelen entre sí. Si las líneas no pueden cruzarse, entonces deben ejercer una fuerza una contra la otra. Si pudieras ver las líneas de fuerza, se verían como el diagrama en (Figura\(\PageIndex{5}\)).
Las líneas de fuerza magnéticas pueden pasar más fácilmente a través del material que se puede magnetizar
Las líneas magnéticas de fuerza se distorsionarán para incluir una pieza de hierro en el campo. Esto tendrá el efecto de convertir el hierro en un imán temporal. Entonces los polos opuestos de los dos imanes se atraerán entre sí e intentarán acortar las líneas de flujo. Esto explica la atracción de objetos ferromagnéticos no magnetizados (Figura\(\PageIndex{6}\)).
No hay aislamiento contra las líneas magnéticas de fuerza
Todas las líneas de campo magnético deben terminar en el polo opuesto, lo que significa que no hay forma de detenerlas. La naturaleza debe encontrar la manera de devolver las líneas del campo magnético a un polo opuesto. Sin embargo, los campos magnéticos se pueden redirigir alrededor de los objetos. Esta es una forma de blindaje magnético. Al rodear un objeto con un material que pueda “conducir” el flujo magnético mejor que los materiales que lo rodean, el campo magnético tenderá a fluir a lo largo de este material y evitará los objetos en su interior. Esto permite que las líneas de campo terminen en los polos opuestos, pero solo les da una ruta diferente a seguir (Figura\(\PageIndex{7}\)).
Alineación de los átomos
Si tomaras un imán permanente y lo cortabas por la mitad, tendrías dos imanes permanentes, cada uno con un polo norte y un polo sur. Si continuaras cortando cada uno por la mitad, tendrías más imanes. Esto sugiere que si pudieras cortar directamente al átomo, también sería un imán permanente perfecto.
Esta teoría también se puede extender a materiales no magnéticos. Cada uno de los átomos es un imán, pero todos están apuntando en diferentes direcciones. Si puedes obtener suficientes átomos apuntando en la misma dirección, tendrás un imán. Todo lo que tienes que hacer es exponer la pieza de metal a líneas de flujo, y los átomos se alinearán.
Estos átomos tienden a formarse en grupos llamados dominios. Cuando el dominio se vuelve lo suficientemente grande, toda la pieza de metal se convierte en el dominio y ejerce fuerza. Cuando todos los átomos se alinean, la pieza se ha saturado y no puede hacerse más fuerte.