Imanes: ¿Como funcionan?

Imanes. Los tenemos en todos lados. En la nevera, en los coches… en los televisores, transformadores, consolas, móviles, y en general, en cualquier aparato eléctrico.

¿Pero, sabéis, astutos lectores, como funcionan? Es decir, aparte de lo básico, de que se adhieren al hierro y aleaciones de hierro, de que si lo cortas por la mitad salen dos imanes con sus dos polos diferenciados… Quiero decir: ¿qué es lo que hace a un imán comportarse como tal?

Bueno, pues, los imanes crean a su alrededor un campo magnético, que se puede ver a simple vista en esa foto (o demostración) que habréis visto todos en el colegio o instituto, del imán bajo una hoja de papel, y las virutas de hierro ordenándose en la forma del campo…

Pues, avezados lectores, ahora os diré que todo campo magnético se genera por el movimiento de cargas, como puede ser el paso de una corriente eléctrica. Pero bueno, me diréis, ¿y la magnetita que? ¡La magnetita es un mineral! ¿cómo puede pasar una corriente eléctrica por ahí?

Bien. Para eso tenemos que ir más hondo. La magnetita está formada por óxido ferroso-diférrico,(Fe₃ O₄ ), y, como sabréis, las moléculas con átomos de hierro son bastante conductoras. Pero no solo eso, ¡más hondo! Vamos hasta un átomo individual de hierro. Éste tiene electrones girando alrededor, y estos electrones están cargados, y circulando. ¿No es eso un movimiento de cargas? Y todavía más hondo: los electrones, que giran sobre sí mismos, en el llamado “Spin” del electrón, también generan un campo magnético.

Ahora, el movimiento de electrones también ocurre en cualquier elemento o compuesto existente… entonces, ¿que hace a la magnetita tan especial?

La magnetita tiene ese nombre porque fue descubierta (mezclada con mas minerales, obviamente) en la región de Magnesia, en Grecia. ¿Qué pasaba con la magnetita de esta región en concreto? Debido a actividad geológica, las moléculas cristalinas del óxido de hierro se habían alineado. Como cada una crea un momento magnético, el cual, si estar alineado, se suma. El momento magnético resultante da, pues, lugar a las propiedades conocidas como ferromagnéticas.

Si estos cristales no estuvieran alineados, los momentos magnéticos de cada molécula se contrarrestarían entre sí, y si hubiera algún momento resultante, sería muy pequeño como para causar algún efecto. De hecho, se pueden crear imanes alineando “manualmente” las moléculas cristalinas. Por ejemplo, tras un ensayo de tracción, en el que se tira de dos extremos de una barra de acero hasta que se rompe, se puede comprobar que los extremos que se han roto están ahora imantados.

Y la temperatura también afecta a los imanes: si enfriáramos un imán hasta el cero absoluto, todas sus partículas dejarían de moverse (o casi), y eso haría que no tuviera un momento magnético. Por lo contrario, si calentáramos cualquier sustancia hasta que alcanzara el cuarto estado de agregación de la materia, el plasma (el cual es similar al estado gaseoso, en el que las partículas fluyen libremente, con el añadido de que un buen porcentaje está además cargado eléctricamente, por lo cual tenemos nuestro movimiento de cargas) obtendríamos una gran magnitud, que por otra parte sería errática, debido al comportamiento aleatorio de las partículas cargadas eléctricamente.

(Gracias a mi profesor de Máquinas Eléctricas por la explicación del último párrafo)

Ángel Santana

Hablando de Ciencia