BOBINAS DE HELMHOLTZ DAVID GALLEGO CORREA ALEJANDRO OSPINA

BOBINAS DE HELMHOLTZ Desde hace tiempo es conocido que una corriente eléctrica genera un campo magnético a su alrededor. En el interior de la materia existen pequeñas corrientes cerradas debidas al movimiento de los electrones que contienen los átomos, cada una de ellas origina un microscópico imán o dipolo. Cuando estos pequeños imanes están orientados en todas direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta propiedades magnéticas; en cambio si todos los imanes se alinean actúan como un único imán y en ese caso se dice que la sustancia se ha magnetizado. Imantar un material es ordenar sus imanes atómicos.

El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Además de su capacidad de atraer metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos diferentes llamados Norte o Sur. Si se enfrentan los polos Sur de dos imanes estos se repelen, y si se enfrentan el polo sur de uno, con el polo norte de otro se atraen. Otra particularidad es que si los imanes se parten por la mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos. Cuando se pasa una piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de hierro.

La atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos. Se da entonces el concepto de campo magnético, lo cual es la región del espacio en la que se manifiesta la acción de un imán. Un imán atrae pequeños trozos de limadura de hierro, níquel y cobalto, o sustancias compuestas a partir de estos metales (ferromagnéticos). Sin embargo, es necesario conocer los tipos de materiales para entender este comportamiento:

Son muy usados para este tipo de trabajos los magnéticos, substancias que, introduciéndolas en un campo exterior cambian de manera que se convierten en fuentes de un campo magnético complementario. La inducción total del campo magnético es igual a la suma de inducciones del campo magnético exterior y el campo magnético, originado por el magnético. La variación del estado del magnético, influido por el campo magnético, debido a lo cual el propio magnético se convierte en una fuente del campo magnético, se denomina imanación del magnético.

Los magnéticos se dividen en substancias: dia-, para-, ferro-, ferri- magnéticas. Al introducir el cuerpo en un campo magnético exterior, en las moléculas y los átomos el movimiento de los electrones cambia de tal manera, que se forma de modo determinado una corriente circular sumaria y orientada que se caracteriza por el momento magnético. Puede decirse que, siendo introducidas en el campo magnético, las moléculas reciben un momento magnético inducido. Las moléculas se convierten en fuentes de un campo complementario, cuya inducción de define por

El movimiento de electrones en las moléculas puede ser tal, que las moléculas poseen momento magnético en ausencia del campo magnético, o sea, las moléculas poseen un momento magnético permanente. Las substancias, cuyas moléculas poseen momentos magnéticos permanentes, se denominan paramagnéticas. Los momentos magnéticos de los átomos surgen debido a dos factores:

- Al movimiento orbital de los electrones. El momento magnético orbital total del átomo es la suma de los momentos magnéticos orbitales de electrones aislados. - A la presencia de momento magnético propio en cada electrón, relacionado con el spin, es decir, de un momento mecánico propio del electrón. Algunos de estos materiales se mantienen imantados por poco, mucho tiempo o permanentemente. Esta capacidad de mantenerse imantado, se llama retentividad. Un imán permanente está hecho de un material con alta retentividad.

Otra característica de un imán permanente es su capacidad de mantener su imantación en presencia de un campo magnético exterior. Lo opuesto a la imantación se llama resistencia magnética. Lo opuesto a la resistencia magnética se llama permeabilidad (facilidad con que un material es imantado). La dependencia del campo magnético (B) de la estructura molecular del material en que reside, lleva a definir la intensidad de campo magnético (H) producida por un campo exterior, como si fuera aplicada en el vacío.

La relación entre B y H está dada por la permeabilidad del material al cual se aplica el campo magnético: B = uH (2) Par la mayoría de los materiales u es constante, pero esta característica no es cierta para los materiales ferromagnéticos. La imantación se transmite a distancia y por contacto directo. La región del espacio que rodea a un imán y en la que se manifiesta las fuerzas magnéticas se llama campo magnético. Las líneas del campo magnético revelan la forma del campo. Estas líneas emergen de un polo, rodean el imán y penetran por el otro polo.

Fuera del imán, el campo esta dirigido del polo norte al polo sur. La intensidad del campo es mayor donde están mas juntas las líneas (la intensidad es máxima en los polos). El magnetismo esta muy relacionado con la electricidad. Una carga eléctrica esta rodeada de un campo eléctrico, y si se esta moviendo, también de un campo magnético. Esto se debe a las “distorsiones” que sufre el campo eléctrico al moverse la partícula.

El campo eléctrico es una consecuencia relativista del campo magnético. El movimiento de la carga produce un campo magnético. En un imán de barra común, que al parecer esta inmóvil, esta compuesto de átomos cuyos electrones se encuentran en movimiento (girando sobre su orbita. Esta carga en movimiento constituye una minúscula corriente que produce un campo magnético. Todos los electrones en rotación son imanes diminutos.