BOBINAS DE HELMHOLTZDAVID GALLEGO CORREA ALEJANDRO OSPINA

BOBINAS DE HELMHOLTZ Desde hace tiempo es conocido que una corriente elctrica genera un campo magntico a su alrededor. En el interior de la materia existen pequeas corrientes cerradas debidas al movimiento de los electrones que contienen los tomos, cada una de ellas origina un microscpico imn o dipolo. Cuando estos pequeos imanes estn orientados en todas direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta propiedades magnticas; en cambio si todos los imanes se alinean actan como un nico imn y en ese caso se dice que la sustancia se ha magnetizado. Imantar un material es ordenar sus imanes atmicos.

El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Adems de su capacidad de atraer metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnticos 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 tendr los dos polos. Cuando se pasa una piedra imn por un pedazo de hierro, ste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de hierro.

La atraccin o repulsin entre dos polos magnticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos. Se da entonces el concepto de campo magntico, lo cual es la regin del espacio en la que se manifiesta la accin de un imn. Un imn atrae pequeos trozos de limadura de hierro, nquel y cobalto, o sustancias compuestas a partir de estos metales (ferromagnticos). Sin embargo, es necesario conocer los tipos de materiales para entender este comportamiento:

Son muy usados para este tipo de trabajos los magnticos, substancias que, introducindolas en un campo exterior cambian de manera que se convierten en fuentes de un campo magntico complementario. La induccin total del campo magntico es igual a la suma de inducciones del campo magntico exterior y el campo magntico, originado por el magntico. La variacin del estado del magntico, influido por el campo magntico, debido a lo cual el propio magntico se convierte en una fuente del campo magntico, se denomina imanacin del magntico.

Los magnticos se dividen en substancias: dia-, para-, ferro-, ferri- magnticas. Al introducir el cuerpo en un campo magntico exterior, en las molculas y los tomos 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 magntico. Puede decirse que, siendo introducidas en el campo magntico, las molculas reciben un momento magntico inducido. Las molculas se convierten en fuentes de un campo complementario, cuya induccin de define por

El movimiento de electrones en las molculas puede ser tal, que las molculas poseen momento magntico en ausencia del campo magntico, o sea, las molculas poseen un momento magntico permanente. Las substancias, cuyas molculas poseen momentos magnticos permanentes, se denominan paramagnticas. Los momentos magnticos de los tomos surgen debido a dos factores:

- Al movimiento orbital de los electrones. El momento magntico orbital total del tomo es la suma de los momentos magnticos orbitales de electrones aislados. - A la presencia de momento magntico propio en cada electrn, relacionado con el spin, es decir, de un momento mecnico propio del electrn. Algunos de estos materiales se mantienen imantados por poco, mucho tiempo o permanentemente. Esta capacidad de mantenerse imantado, se llama retentividad. Un imn permanente est hecho de un material con alta retentividad.

Otra caracterstica de un imn permanente es su capacidad de mantener su imantacin en presencia de un campo magntico exterior. Lo opuesto a la imantacin se llama resistencia magntica. Lo opuesto a la resistencia magntica se llama permeabilidad (facilidad con que un material es imantado). La dependencia del campo magntico (B) de la estructura molecular del material en que reside, lleva a definir la intensidad de campo magntico (H) producida por un campo exterior, como si fuera aplicada en el vaco.

La relacin entre B y H est dada por la permeabilidad del material al cual se aplica el campo magntico: B = uH (2) Par la mayora de los materiales u es constante, pero esta caracterstica no es cierta para los materiales ferromagnticos. La imantacin se transmite a distancia y por contacto directo. La regin del espacio que rodea a un imn y en la que se manifiesta las fuerzas magnticas se llama campo magntico. Las lneas del campo magntico revelan la forma del campo. Estas lneas emergen de un polo, rodean el imn y penetran por el otro polo.

Fuera del imn, el campo esta dirigido del polo norte al polo sur. La intensidad del campo es mayor donde estn mas juntas las lneas (la intensidad es mxima en los polos). El magnetismo esta muy relacionado con la electricidad. Una carga elctrica esta rodeada de un campo elctrico, y si se esta moviendo, tambin de un campo magntico. Esto se debe a las distorsiones que sufre el campo elctrico al moverse la partcula.

El campo elctrico es una consecuencia relativista del campo magntico. El movimiento de la carga produce un campo magntico. En un imn de barra comn, que al parecer esta inmvil, esta compuesto de tomos cuyos electrones se encuentran en movimiento (girando sobre su orbita. Esta carga en movimiento constituye una minscula corriente que produce un campo magntico. Todos los electrones en rotacin son imanes diminutos.