El magnetismo se define como un fenómeno atractivo y repulsivo producido por una carga eléctrica en movimiento. La región afectada alrededor de una carga en movimiento consiste tanto en un campo eléctrico como en un campo magnético. El ejemplo más familiar de magnetismo es una barra de imán, que es atraída por un campo magnético y puede atraer o repeler otros imanes.

Historia del magnetismo

Los antiguos usaban lodestones, imanes naturales hechos del mineral de hierro magnetita. De hecho, la palabra "imán" viene de las palabras griegas magnetis lithos, que significa "piedra de magnesio" o piedra de la logia. Tales de Mileto investigó las propiedades del magnetismo alrededor del 625 a.C. al 545 a.C. El cirujano indio Sushruta usó los imanes con fines quirúrgicos alrededor de la misma época. Los chinos escribieron sobre el magnetismo en el siglo IV a.C. y describieron el uso de una piedra de la logia para atraer una aguja en el siglo I. Sin embargo, la brújula no se usó para la navegación hasta el siglo XI en China y 1187 en Europa.

Aunque 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 la electricidad y el magnetismo fue descrita por James Clerk Maxwell en 1873 e incorporada a la teoría de la relatividad especial de Einstein en 1905.

Causas del magnetismo

Entonces, ¿qué es esta fuerza invisible? El 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 ella.

Además de la corriente que viaja a través de un cable, el magnetismo se produce por los momentos magnéticos de giro de las partículas elementales, como los electrones. Por lo tanto, toda la materia es magnética en cierto grado 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 los núcleos cargados positivamente moviéndose un poco en la dirección del campo y los electrones cargados negativamente moviéndose en el otro sentido.

Materiales magnéticos

Todos los materiales exhiben magnetismo pero el comportamiento magnético depende de la configuración electrónica de los átomos y la temperatura. La configuración de los electrones puede causar que los momentos magnéticos se anulen entre sí (haciendo que el material sea menos magnético) o se alineen (haciéndolo más magnético). El aumento de la temperatura incrementa el movimiento térmico aleatorio, haciendo más difícil que los electrones se alineen, y típicamente disminuyendo la fuerza de un imán.

Todos los materiales exhiben magnetismo pero el comportamiento magnético depende

El magnetismo puede clasificarse según su causa y su comportamiento. 

Los principales tipos de magnetismo son:

Diamagnetismo:  

Todos los materiales muestran 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 sólo se observa en materiales que no contienen electrones no apareados. Cuando los pares de electrones están presentes, sus momentos magnéticos de "giro" se cancelan entre sí. En un campo magnético, los materiales diamagnéticos se magnetizan débilmente en la dirección opuesta al campo aplicado. Ejemplos de materiales diamagnéticos incluyen el oro, el cuarzo, el agua, el cobre y el 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 el magnesio, el molibdeno, el litio y el tántalo.

Ferromagnetismo:

 Los materiales ferromagnéticos pueden formar imanes permanentes y son atraídos por los imanes. Un ferroimán tiene electrones no apareados, además los momentos magnéticos de los electrones tienden a permanecer alineados incluso cuando son retirados de un campo magnético. Ejemplos de materiales ferromagnéticos incluyen el hierro, el cobalto, el níquel, las 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 antiferromagnetismo apuntan en direcciones opuestas (antiparalelo). El resultado es que no hay un momento magnético neto o un campo magnético. El antiferromagnetismo se ve en los compuestos de metales de transición, como la hematita, el hierro manganeso y el óxido de níquel.

Ferrimagnetismo:

Al igual que los ferroimanes, los ferrimagnetos retienen la magnetización cuando se retiran de un campo magnético, pero los pares vecinos de giros de electrones apuntan en direcciones opuestas. La disposición en red del material hace que el momento magnético que apunta en una dirección sea más fuerte que el que apunta en la otra dirección. El ferromagnetismo se produce en la magnetita y otras ferritas. Al igual que los ferroimanes, los ferrimagnéticos son atraídos por los imanes.