1. Magnetismo

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El término magnetismo deriva del nombre de una región de Asia Menor, Magnesia. Dicha zona era conocida en la Antigüedad porque en ella abundaba un mineral, el Fe₃O₄, al que los griegos llamaban “piedra magnesiana” y en la actualidad se denomina magnetita. El material tiene la facultad de atraer hacia sí a objetos de hierro situados a cierta distancia.

Asimismo, dos trozos del compuesto se atraían o repelían entre sí según qué zonas de los mismos se acercasen mutuamente. Debido a esto, también, a la sustancia se le denominaba imán, cuya etimología es: piedra amante, este ha sido el término que se ha afianzado y ha llegado hasta la actualidad.

Los chinos fueron los primeros en usar la brújula como instrumento de navegación. Su tradición cuenta que en el siglo I a.C. ya se empleaba.

La brújula es un imán permanente en forma de aguja que siempre señala la dirección norte-sur.

Ya en el siglo IV a.C., el filósofo griego Sócrates tuvo la oportunidad de comprobar que la propiedad magnética que poseía la magnetita podía ser transferida a ciertos materiales, como el hierro, al estar en contacto con esta. 

En la actualidad, sabemos que existen unos materiales a los que llamamos ferromagnéticos. Todos estos tienen la particularidad de ser atraídos intensamente por la magnetita. Además del hierro, encontramos otros materiales ferromagnéticos como el cobalto, el níquel y muchas aleaciones de estos metales.

Ya podemos por tanto hacer una clasificación, diferenciando dos grupos: los llamados imanes naturales (fragmentos de magnetita) y los imanes artificiales (aquellas sustancias ferromagnéticas que han recibido la propiedad magnética). Dentro del último grupo, los artificiales, existen dos subgrupos: temporales y permanentes. Los primeros sólo tienen esa capacidad de interacción magnética mientras se hallan en contacto con un imán y los segundos son capaces de mantenerla de forma indefinida.

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De las sustancias que no presentan la propiedad magnética se conocen dos grupos: paramagnéticos y diamagnéticos.

El primer conjunto de materiales incluye sustancias como el magnesio, el aluminio, el estaño o el hidrógeno, estos al ser colocados dentro de una zona donde haya presencia de las propiedades magnéticas se convierten en imanes y se orientan en la dirección del campo sólo en esa situación y no en otras.

En la segunda agrupación están sustancias como el cobre, el sodio, el hidrógeno, o el nitrógeno. Ellas, al ser colocadas dentro de un espacio deformado por la propiedad magnética (recuerda el concepto de campo), se magnetizan en sentido contrario al campo aplicado.

No es hasta mediados del siglo XIII cuando Pierre de Maricourt se percató que si se rodea un imán esférico de agujas de hierro, estas se orientan de un modo aleatorio sobre la esfera del imán de tal manera que, prolongando las líneas formadas por las agujas, estas parecen converger en dos puntos de la esfera diametralmente separados donde, además, la acumulación de agujas era mayor.

También analizó lo que sucedía al dejar un imán esférico en libertad de movimiento, este se orientaba como una brújula, de tal modo que los puntos anteriores quedaban apuntando a la dirección norte-sur. Él fue con estas observaciones el que introduce las nociones de polo norte y polo sur para referirse a esos puntos del imán donde se pone de manifiesto con más intensidad el fenómeno magnético.

Igualmente, se atribuye a Maricourt el estudio del comportamiento, tras diversos experimentos, de dos imanes al ser aproximados. Cuando el acercamiento se hacía por sus polos norte o por sus polos sur, entre ellos se aprecia una interacción repulsiva; por el contrario, si se acercan el polo norte de un imán al polo sur de otro imán, la interacción que se aprecia es atractiva.

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A finales del siglo XVI, William Gilbert, publica su obra De Magnete, un tratado sobre el magnetismo experimental. En el ejemplar, tomando como base las observaciones que hiciera Maricourt, establece que la Tierra es un enorme imán permanente cuyos polos norte y sur están cerca, respectivamente, de los polos sur y norte geográficos, aunque no coinciden con ellos.

En este tratado, no existen referencias lo suficientemente argumentadas como para dar una idea acerca de la naturaleza del magnetismo. Pero se iba extendiendo una idea: dicho pensamiento se sustentaba en el patrón de las interacciones, atractivas y repulsivas, semejantes a las que surgen en las interacciones eléctricas.

La hipótesis proponía que los fenómenos magnéticos y eléctricos tuvieran un origen común.

Así, tanto Coulomb, prestigioso físico experimental, como el propio Gilbert, realizaron multitud de experimentos destinados a medir la intensidad de la interacción entre imanes y cargas eléctricas. Sin embargo, no fue posible obtener un resultado satisfactorio y posible que permitiera la verificación de la suposición.

La naturaleza del magnetismo seguiría siendo un misterio unos años más.

Experimento Oersted

Gracias a los estudios realizados, se postuló que los imanes crean una perturbación en el espacio que los rodea y que cualquier material con sus mismas cualidades se vería afectado. A la citada alteración la llamaron campo magnético.

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Una vez extendido el modelo, resultaba fácil establecer la interacción magnética pero, ¿qué relación había entre los fenómenos eléctricos y magnéticos?. No fue hasta la primavera de 1820 cuando Hans Christian Oersted realiza un experimento por el que acerca una brújula a hilo conductor, cuando a través de él pasa una corriente, observó cómo esta se orientaba, y si dejaba de pasar la corriente volvía la brújula a su estado inicial.

Los resultados del experimento mostraron que la brújula se orientaba perpendicularmente a la corriente, y en un sentido u otro según fuese el sentido de la corriente que circulaba por el hilo.

El investigador tenía delante la relación entre electricidad y magnetismo. Una corriente eléctrica se comporta de forma similar a un imán, o lo que es lo mismo, una corriente eléctrica crea un campo magnético.

Asimismo, establece de forma experimental de qué depende la fuerza magnética que ejercen entre sí dos hilos paralelos por los que circulan corrientes eléctricas; siendo atractiva si las corrientes van en el mismo sentido y repulsiva si las corrientes son opuestas.

Así, Oersted demostró experimentalmente que existía una relación clara entre los fenómenos eléctrico y magnético. Tal situación condujo al propio Oersted a acuñar el término electromagnetismo.