¿Qué es el magnetismo? Definición, ejemplos, hechos

La gente de la antigüedad usaba imanes naturales, imanes naturales hechos de la magnetita mineral de hierro. De hecho, la palabra "imán" proviene de las palabras griegas magnetis lithos, que significa "piedra de magnesio" o piedra imán. Tales de Mileto investigó las propiedades del magnetismo alrededor de 625 a. C. a 545 a. C. El cirujano indio Sushruta usó imanes con fines quirúrgicos casi al mismo tiempo. Los chinos escribieron sobre el magnetismo en el siglo IV a. C. y describieron el uso de una piedra imán para atraer una aguja en el siglo primero. sin embargo, el Brújula no entró en uso para la navegación hasta el siglo XI en China y 1187 en Europa.

Si bien se conocían los imanes, no hubo una explicación para su función hasta 1819, cuando Hans Christian Ørsted descubrió accidentalmente campos magnéticos alrededor de cables con corriente. La relación entre electricidad y magnetismo fue descrita por James Clerk Maxwell en 1873 e incorporado a La teoría de la relatividad especial de Einstein en 1905.

Entonces, ¿qué es esta fuerza invisible? Magnetismo es causado por la fuerza electromagnética, que es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Cualquier carga eléctrica en movimiento (corriente eléctrica) genera un campo magnético perpendicular a él.

Además de la corriente que viaja a través de un cable, el magnetismo es producido por los momentos magnéticos de rotación de partículas elementales, como los electrones. Por lo tanto, toda la materia es magnética hasta cierto punto porque los electrones que orbitan un núcleo atómico producen un campo magnético. En presencia de un campo eléctrico, los átomos y las moléculas forman dipolos eléctricos, con carga positiva núcleos que se mueven un poco en la dirección del campo y electrones con carga negativa que mueven el otro camino.

Todos los materiales exhiben magnetismo, pero el comportamiento magnético depende de la configuración electrónica de los átomos y la temperatura. La configuración electrónica puede causar que los momentos magnéticos se cancelen entre sí (haciendo que el material sea menos magnético) o se alineen (haciéndolo más magnético). El aumento de la temperatura aumenta el movimiento térmico aleatorio, lo que dificulta la alineación de los electrones y, por lo general, disminuye la fuerza de un imán.

El magnetismo puede clasificarse según su causa y comportamiento. Los principales tipos de magnetismo son:

Diamagnetismo: Exhibición de todos los materiales diamagnetismo, que es la tendencia a ser repelido por un campo magnético. Sin embargo, otros tipos de magnetismo pueden ser más fuertes que el diamagnetismo, por lo que solo se observa en materiales que no contienen electrones no apareados. Cuando los pares de electrones están presentes, sus momentos magnéticos de "giro" se cancelan mutuamente. En un campo magnético, los materiales diamagnéticos se magnetizan débilmente en la dirección opuesta del campo aplicado. Los ejemplos de materiales diamagnéticos incluyen oro, cuarzo, agua, cobre y aire.

Paramagnetismo: En un material paramagnético, hay electrones no apareados. Los electrones no apareados son libres de alinear sus momentos magnéticos. En un campo magnético, los momentos magnéticos se alinean y se magnetizan en la dirección del campo aplicado, reforzándolo. Ejemplos de materiales paramagnéticos incluyen magnesio, molibdeno, litio y tantalio.

Ferromagnetismo: Los materiales ferromagnéticos pueden formar imanes permanentes y son atraídos por los imanes. Un ferromagnet tiene electrones no apareados, además de que los momentos magnéticos de los electrones tienden a permanecer alineados incluso cuando se eliminan de un campo magnético. Los ejemplos de materiales ferromagnéticos incluyen hierro, cobalto, níquel, aleaciones de estos metales, algunas aleaciones de tierras raras y algunas aleaciones de manganeso.

Antiferromagnetismo: A diferencia de los ferromagnetos, los momentos magnéticos intrínsecos de los electrones de valencia en un antiferromagnético apuntan en direcciones opuestas (antiparalelo). El resultado es ningún momento magnético neto o campo magnético. El antiferromagnetismo se observa en compuestos de metales de transición, como la hematita, el manganeso de hierro y el óxido de níquel.

Ferrimagnetismo: Como ferromagnetos, ferrimagnetos retener la magnetización cuando se retira de un campo magnético pero los pares vecinos de espines de electrones apuntan en direcciones opuestas. La disposición reticular del material hace que el momento magnético apunte en una dirección más fuerte que el que apunta en la otra dirección. El ferrimagnetismo ocurre en magnetita y otras ferritas. Al igual que los ferromagnetos, los ferrimagnetos se sienten atraídos por los imanes.

También hay otros tipos de magnetismo, incluidos el superparamagnetismo, el metamagnetismo y el vidrio giratorio.

Algunos organismos vivos detectan y usan campos magnéticos. La capacidad de detectar un campo magnético se llama magnetocepción. Ejemplos de criaturas capaces de magnetocepción incluyen bacterias, moluscos, artrópodos y pájaros. El ojo humano contiene una proteína criptocromo que puede permitir cierto grado de magnetocepción en las personas.

Muchas criaturas usan magnetismo, que es un proceso conocido como biomagnetismo. Por ejemplo, los quitones son moluscos que usan magnetita para endurecer sus dientes. Los humanos también producen magnetita en los tejidos, lo que puede afectar las funciones inmunes y del sistema nervioso.