domingo, 16 de noviembre de 2014

INGENIERIA ELECTRICA - Magnetismo e imanes

¿QUE ES EL MAGNETISMO? La explicación del magnetismo se conoce con el nombre de "teoría molecular" del magnetismo o "teoría de Weber", como se la llama, en honor al profesor Willhelm Weber, de la Universidad de Gottinga, que la propuso. La idea básica de la teoría molecular del magnetismo es que cada molécula de la sustancia magnética es un pequeño imán, con sus polos norte y sur. Considerado esto simplemente, se podría pensar que un trozo de hierro es automáticamente un imán; sin embargo, no ocurre tal cosa, y la teoría lo explica diciendo que el conjunto de átomos, que forman una barra de hierro, están colocados en completo desorden y en forma irregular, como se ve en la figura (a), de modo que todos los imanes se neutralizan entre sí y la acción total es nula. Cuando la barra se imana, las moléculas se mueven por efecto de la fuerza magnética y se ordenan en una forma regular, como se ve en la figura (b). Golpeando la barra de acero, cuando está en un campo magnético, se favorece el ordenamiento de las moléculas y con ello la magnetización. En algunos casos, los imanes deben tratarse con cuidado y no golpearlos, puesto que un golpe brusco puede desordenar las moléculas y hacer desaparecer la imanación.
Disposición desordenada de las moléculas en una barra de hierro no magnetizada (a); disposición completamente ordenada de las moléculas de la misma barra de hierro, después de haber sido magnetizada (b).
La ciencia ha demostrado, hace ya mucho tiempo, que si se calienta una barra de cualquier material, sus moléculas giran más rápida y libremente a medida que aumenta la temperatura; luego, si calentamos un imán, las moléculas al moverse podrán perder el ordenamiento y con esto debilitarse o desaparecer la imanación; esto lo abona la experiencia, y a algunos imanes, basta exponerlos al sol durante un cierto tiempo para que se debilite la imanación. La teoría de Weber explica el hecho de que, si partimos en dos una aguja o barra imanada obtenemos dos imanes, y si a su vez las partimos nuevamente obtenemos siempre nuevos imanes, con sus polos norte y sur independientes; esto puede verse claramente en la figura (b), ya que si cortamos el imán en un punto entre las filas de moléculas, cada trozo tendrá inmediatamente en sus extremos un polo norte y otro sur independientes. Esta teoría explica además por qué es limitada la cantidad de magnetismo que puede adquirir una barra de material magnético, lo que ha sido comprobado experimentalmente. Cuando todas las moléculas están ordenadas, el material no puede aumentar su magnetismo, y entonces se dice que está saturado o que ha alcanzado el punto de saturación magnética. Observando la figura (b) podemos ver fácilmente este fenómeno que se presenta muy a menudo en la práctica. El punto de saturación es distinto para cada sustancia, pues algunos materiales son capaces de adquirir mayor magnetismo que otros. El hierro dulce se imana con relativa facilidad, pero es muy deficiente como imán permanente, ya que no conserva la imanación, puesto que sus moléculas se desordenan con facilidad luego de haber sido ordenadas por medio de un campo magnético. El acero y algunas otras aleaciones del hierro tales como el "álnico", son relativamente aptos para fabricar imanes permanentes, puesto que, aun cuando son más difíciles de imanar, es decir, de ordenar sus moléculas para alcanzar el campo magnético máximo o la saturación, conservan mejor el magnetismo. Estos materiales son los que comercialmente tienen importancia, porque se emplean para fabricar imanes permanentes, como los que se utilizan, por ejemplo, en los altavoces de nuestros aparatos de radio, en los receptores telefónicos, etc.

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