Seguramente cuando ustedes oyen la palabra imán se imaginan uno de ésos que hay en forma de herradura. En realidad, los imanes pueden tener muchas formas, no sólo la de herradura; en el laboratorio hemos usado imanes en forma de barra. Los imanes pueden ser naturales, como la magnetita, que es un óxido de hierro, o artificiales, que se obtienen por lo general imantando un trozo de hierro sometiéndolo a un campo magnético creado por otro imán o por una corriente eléctrica. Lo importante es que manifiestan de modo apreciable la propiedad o fenómeno que llamamos magnetismo.
¿Cómo definiríamos el magnetismo? En términos sencillos, podemos decir que es ese fenómeno por el cual los materiales atraen o repelen a otros materiales. Ciertos materiales —como el níquel, el hierro y sus aleaciones, etc.— son capaces de manifestar propiedades magnéticas fácilmente detectables, y por eso los imanes se fabrican con esos materiales. Pero en realidad todos los materiales son afectados en alguna medida por la presencia de un campo magnético.
¿Cómo se explica el magnetismo? Cada electrón que gira en un átomo es, de hecho, un imán en miniatura. Ordinariamente, los innumerables electrones de un material se orientan en todas direcciones, sin orden ni concierto. En un imán todos los electrones tienden a orientarse en la misma dirección, creando una fuerza magnética. El magnetismo de la magnetita y otros materiales magnéticos de origen natural se debe a que han estado expuestos al campo magnético de la Tierra por un lapso muy prolongado y, siendo susceptibles por su estructura, se han magnetizado.
El magnetismo se conoce desde hace miles de años, pues existen en la naturaleza materiales que manifiestan magnetismo de por sí, como lo mencioné arriba. En algún momento, varias civilizaciones antiguas observaron los efectos del magnetismo terrestre, es decir, el hecho de que la Tierra se comporta como un enorme imán. Aunque el físico y filósofo natural inglés William Gilbert fue el primero que señaló explícitamente esa similitud en 1600, los efectos del magnetismo terrestre se habían utilizado ya mucho antes en las brújulas primitivas.
El estudio sistemático de los fenómenos magnéticos comenzó hace algunos siglos. El astrónomo, matemático y físico Carl Gauss figura entre los primeros investigadores que hicieron contribuciones de importancia. En 1820 el físico y químico danés Hans Christian Ørsted descubrió la relación entre la electricidad y el magnetismo con un experimento que hoy nos parece muy sencillo, y que llevó a cabo ante sus alumnos: demostró que una corriente eléctrica que pasa por un conductor puede mover la aguja imantada de una brújula. Ørsted publicó enseguida el resultado de sus experimentos, que fueron muy criticados. Sin embargo, el físico francés André-Marie Ampère se dio cuenta de inmediato de la enorme importancia del experimento del científico danés y elaboró la teoría que sería el punto de partida de la ciencia del electromagnetismo. El trabajo de Ampère hizo que se reconociera el gran valor de la observación de Ørsted.
Los imanes y sus polos
Una de las peculiaridades de los imanes es que presentan polos. En un imán de barra observamos fácilmente que los objetos de hierro son atraídos con mayor fuerza hacia los extremos. A un extremo se lo denomina polo norte y al otro polo sur. Ello proviene del comportamiento de un imán en presencia del campo magnético de la Tierra, en el cual se basa la construcción de brújulas sencillas.
Los polos de un imán ejercen atracción o repulsión unos sobre otros. Es fácil demostrar con dos imanes de barra que los polos iguales se repelen y los polos diferentes se atraen. Lo curioso es que si partimos en dos un imán (permanente), los dos trozos vuelven a manifestar la presencia de dos polos. No importa cuántas veces lo trocemos, cada fragmento tendrá siempre un polo norte y un polo sur. Algunos científicos postulan la posibilidad teórica de que haya en la naturaleza monopolos magnéticos, pero nadie los ha encontrado.
Otra característica de los imanes es que entre los dos polos se crean líneas de fuerza. Son éstas líneas cerradas, que por el interior del imán también van de un polo al otro. Claro que son invisibles. Para “verlas”, se esparcen limaduras de hierro sobre una cartulina colocada encima de una barra imantada. Luego se golpea suavemente la cartulina, con lo que las limaduras se orientan en la dirección de las líneas de fuerza.
