Magnetismoa eremu magnetikoen bitartekaritza duten fenomeno fisikoen klase bat da. Korronte elektrikoek eta oinarrizko partikulen momentu magnetikoek eremu magnetiko bat sortzen dute, beste korronte eta momentu magnetiko batzuen gainean eragiten duena.
Material guztiak eremu magnetiko batek eragiten du neurri batean. Efekturik ezagunena iman iraunkorretan dago, ferromagnetismoak eragindako momentu magnetiko iraunkorrak dituztenak.
Mezu honetan honako hauek azalduko ditugu:
- Indar magnetikoaren boterea
- Nola lotzen da indar magnetikoa korronte elektrikoarekin?
- Zein materialek eragiten dute indar magnetikoaren eraginpean?
- Indar magnetikoaren adibideak
- Nola deskribatzen da indar magnetikoa?
- Zein eremu mota daude lotuta indar magnetikoarekin?
- Objektu guztiek jasaten dute indar magnetikoa?
- Zein da indar magnetikoaren eta gainazal eroaleen arteko erlazioa?
- Zein da Indar Magnetikoaren eta Objektu baten Abiaduraren Magnitudearen arteko erlazioa?
- Imanen historia liluragarria
- Magnetismoaren mundu liluragarria arakatzen
- Materialetan eremu magnetikoak arakatzea
- Elektroimana: Elektrizitateak bultzatutako gailu indartsua
- Dipolo magnetikoak: magnetismoaren eraikuntza-blokeak
- Ondorioa
Indar magnetikoaren boterea
Indar magnetikoa eremu magnetiko batean higitzen den partikula kargatu bati eragiten dion indarra da. Partikula kargatuaren eta eremu magnetikoaren abiaduraren perpendikularra den indarra da. Indar hori Lorentz indar-ekuazioak deskribatzen du, non eremu magnetiko batean (B) abiadurarekin (v) higitzen den karga baten gainean eragiten duen (F) indarra F = qvBsinθ ekuazioak ematen duela, non θ. kargaren abiaduraren eta eremu magnetikoaren arteko angelua da.
Nola lotzen da indar magnetikoa korronte elektrikoarekin?
Indar magnetikoa korronte elektrikoarekin oso lotuta dago. Hari batetik korronte elektrikoa igarotzen denean, eremu magnetikoa sortzen du hariaren inguruan. Eremu magnetiko honek bere presentzian beste objektu batzuei indarra eragin diezaieke. Indarraren magnitudea eta norabidea eremu magnetikoaren indarraren eta norabidearen araberakoak dira.
Zein materialek eragiten dute indar magnetikoaren eraginpean?
Indar magnetikoak material ugaritan eragin dezake, besteak beste:
- Material magnetikoak, hala nola burdina, altzairua eta nikela
- Material eroaleak, hala nola kobrea eta aluminioa
- Elektroi mugikorrak eroale batean
- Plasma bateko partikula kargatuak
Indar magnetikoaren adibideak
Akzioan dagoen indar magnetikoaren adibide batzuk hauek dira:
- Imanek elkar erakarri edo uxatzen dute
- Hozkailuan edo atean itsasten diren pegatinak, iman batekin hornituta daudelako
- Altzairuzko hagatxo bat iman indartsu batera tiraka
- Eremu magnetiko batean desbideratzen den korronte elektrikoa daraman hari bat
- Iparrorratz orratz baten mugimendu etengabea Lurraren eremu magnetikoaren ondorioz
Nola deskribatzen da indar magnetikoa?
Indar magnetikoa newton (N) eta tesla (T) unitateak erabiliz deskribatzen da. Tesla eremu magnetikoaren indarraren unitatea da, eta tesla bateko eremu magnetiko uniforme batean jarritako ampere bateko korrontea daraman hari baten gainean eragiten duen indarra bezala definitzen da. Objektu baten gainean eragiten duen indar magnetikoa eremu magnetikoaren indarraren eta objektuaren kargaren arteko biderkaduraren berdina da.
Zein eremu mota daude lotuta indar magnetikoarekin?
Indar magnetikoa eremu elektromagnetikoekin erlazionatuta dago. Eremu elektromagnetikoa karga elektrikoen eta korronteen presentziak sortzen duen eremu mota bat da. Eremu magnetikoa eremu elektromagnetikoaren osagai bat da, eta karga elektrikoen mugimenduaren ondorioz sortzen da.
Objektu guztiek jasaten dute indar magnetikoa?
Objektu guztiek ez dute indar magnetikoa jasaten. Karga garbia duten edo korronte elektrikoa daramaten objektuek bakarrik izango dute indar magnetikoa. Karga garbirik ez duten eta korronte elektrikorik daramaten objektuek ez dute indar magnetikorik izango.
Zein da indar magnetikoaren eta gainazal eroaleen arteko erlazioa?
Gainazal eroale bat eremu magnetiko batean jartzen denean, gainazaleko elektroiek eremu magnetikoaren ondoriozko indarra izango dute. Indar honek elektroiak mugitzea eragingo du, eta horrek korronte bat sortuko du gainazalean. Korronteak, aldi berean, eremu magnetiko bat sortuko du, jatorrizko eremu magnetikoarekin elkarreragina izango duena, gainazalean indar bat jasango duena.
Zein da Indar Magnetikoaren eta Objektu baten Abiaduraren Magnitudearen arteko erlazioa?
Objektu baten gainean eragiten duen indar magnetikoa objektuaren abiaduraren magnitudearekiko proportzionala da. Zenbat eta azkarrago mugitu objektu bat, orduan eta indartsuagoa izango da indar magnetikoa.
Imanen historia liluragarria
- "Iman" hitza latinezko "magnes" hitzetik dator, Turkian Ida mendian aurkitutako arroka mota berezi bati egiten dio erreferentzia.
- Antzinako txinatarrak duela 2,000 urte baino gehiago aurkitu zituzten burdina oxidoz egindako iman naturalak.
- William Gilbert zientzialari ingelesak XVI. mendearen amaieran imanen propietateei buruzko lehenago egindako behaketak baieztatu zituen, polo magnetikoen existentzia barne.
- Christian Oersted zientzialari holandarrak elektrizitatearen eta magnetismoaren arteko erlazioa aurkitu zuen 1820an.
- Andre Ampere fisikari frantziarrak Oersteden lana zabaldu zuen, elektrizitatearen eta magnetismoaren arteko erlazioa aztertuz eta eremu magnetikoaren kontzeptua garatuz.
Iman iraunkorren garapena
- Magnetismoaren lehen urteetan, ikertzaileek iman indartsuagoak eta indartsuagoak ekoizteko interesa zuten.
- 1930eko hamarkadan, Sumitomoko ikertzaileek burdin, aluminio eta nikelezko aleazio bat garatu zuten, aurreko edozein materialek baino energia dentsitate handiagoa zuen iman bat sortzen zuena.
- 1980ko hamarkadan, Moskuko Zientzia Akademiako ikertzaileek neodimio, burdina eta boro konposatu batez (NdFeB) osatutako iman mota berri bat sartu zuten, gaur egun teknologikoki dagoen iman indartsuena dena.
- Iman modernoek 52 mega-Gauss-oersteds (MGOe) arteko indarra duten eremu magnetikoak sor ditzakete, hau da, lodestonek sortutako 0.5 MGOe-rekin alderatuta.
Imanen zeregina energia-ekoizpenean
- Imanek funtsezko zeregina dute elektrizitatearen sorreran, batez ere aerosorgailuetatik eta presa hidroelektrikoetatik datorren energia ekoizteko.
- Imanak motor elektrikoetan ere erabiltzen dira, autoetan edo etxetresna elektrikoetan aurkitzen direnak.
- Imanekiko interesa eremu magnetikoa sortzeko duten gaitasunetik sortzen da, eta energia elektrikoa sortzeko erabil daiteke.
Imanen etorkizuna
- Zientzialariak magnetismoaren material eta garapen berriak aztertzen ari dira, lur arraroen metalen eta aleazioen erabilera barne.
- Neo iman iman mota berri bat da, aurreko edozein iman baino indartsuagoa dena eta magnetismoaren eremua iraultzeko ahalmena duena.
- Imanen ulermena hedatzen doan heinean, gero eta paper garrantzitsuagoa izango dute teknologikoki aurreratutako gizarteetan.
Magnetismoaren mundu liluragarria arakatzen
Magnetismoa material batzuek duten propietate bat da, eta horrek beste material batzuk erakarri edo uxatzeko aukera ematen die. Magnetismo motak honako hauek dira:
- Diamagnetismoa: magnetismo mota hau material guztietan dago eta materialaren elektroien mugimenduaren ondorioz sortzen da. Material bat eremu magnetiko batean jartzen denean, materialaren elektroiek eremu magnetikoaren aurkako korronte elektrikoa sortuko dute. Horrek aldaratze efektu ahula eragiten du, normalean nabaritzen ez dena.
- Paramagnetismoa: magnetismo mota hau material guztietan ere badago, baina diamagnetismoa baino askoz ahulagoa da. Material paramagnetikoetan, elektroien momentu magnetikoak ez daude lerrokatuta, baina kanpoko eremu magnetiko baten bidez lerrokatu daitezke. Honek materiala eremu magnetikora ahulean erakartzea eragiten du.
- Ferromagnetismoa: magnetismo mota hau ezagunena da eta gehienek pentsatzen dutena da "imana" hitza entzuten dutenean. Material ferromagnetikoak imanek biziki erakartzen dituzte eta haien propietate magnetikoak mantendu ditzakete kanpoko eremu magnetikoa kendu ondoren ere. Hau da, materialaren elektroien momentu magnetikoak norabide berean lerrokatzen direlako, eremu magnetiko indartsua sortuz.
Magnetismoaren atzean dagoen zientzia
Magnetismoa material batean karga elektrikoen mugimenduaren ondorioz sortzen da, elektroiak adibidez. Karga hauek sortzen duten eremu magnetikoa eremu magnetiko bat osatzen duten lerro multzo gisa deskriba daiteke. Eremu magnetikoaren indarra aldatu egiten da dauden karga kopuruaren eta lerrokatuta dauden mailaren arabera.
Material baten egiturak ere zeresana du bere propietate magnetikoetan. Material ferromagnetikoetan, adibidez, molekulen momentu magnetikoak norabide berean lerrokatzen dira, eremu magnetiko indartsua sortuz. Material diamagnetikoetan, momentu magnetikoak ausaz orientatzen dira eta, ondorioz, aldaratze efektu ahula da.
Magnetismoa ulertzearen garrantzia
Magnetismoa materiaren propietate garrantzitsu bat da, aplikazio praktiko asko dituena. Magnetismoa erabiltzeko modu batzuk honako hauek dira:
- Motor elektrikoak eta sorgailuak: Gailu hauek eremu magnetikoak erabiltzen dituzte mugimendua sortzeko edo elektrizitatea sortzeko.
- Biltegiratze magnetikoa: Eremu magnetikoak disko gogorretan eta beste biltegiratze euskarri magnetiko batzuetan datuak gordetzeko erabiltzen dira.
- Irudi medikoak: erresonantzia magnetikoko irudiak (MRI) eremu magnetikoak erabiltzen ditu gorputzaren irudi zehatzak sortzeko.
- Lebitazio magnetikoa: eremu magnetikoak objektuak lebitatzeko erabil daitezke, garraioan eta fabrikazioan aplikazioak dituena.
Materialekin lan egiten duten zientzialari eta ingeniarientzat ere garrantzitsua da magnetismoa ulertzea. Material baten propietate magnetikoak ulertuz, aplikazio desberdinetarako propietate magnetiko espezifikoak dituzten materialak diseina ditzakete.
Materialetan eremu magnetikoak arakatzea
Eremu magnetiko baten indarra metroko ampere unitateetan (A/m) definitzen da. Eremu magnetikoaren intentsitatea fluxu magnetikoaren dentsitatearekin erlazionatuta dago, hau da, eremu jakin batetik igarotzen diren eremu magnetikoko lerroen kopuruarekin. Eremu magnetikoaren norabidea bektore batek zehazten du, eremuan higitzen den karga positibo baten indar magnetikoaren noranzkoa seinalatzen duena.
Eroaleen rola eremu magnetikoetan
Elektrizitatea eroaten duten materialei, kobrea edo aluminioa, esaterako, eremu magnetikoek eragin dezakete. Eroale batetik korronte elektrikoa igarotzen denean, korrontearen noranzkoarekiko perpendikularra den eremu magnetikoa sortzen da. Eskuineko erregela bezala ezagutzen da, non erpurua korronte-fluxuaren norabidea adierazten duen eta hatzak eremu magnetikoaren norabidean kiribiltzen diren.
Material magnetikoen mota espezifikoak
Bi material magnetiko mota zehatz daude: ferromagnetikoak eta paramagnetikoak. Material ferromagnetikoak, hala nola burdina, nikela eta kobaltoa, eremu magnetiko indartsua dute eta magnetizatu egin daitezke. Material paramagnetikoak, hala nola aluminioa eta platinoa, eremu magnetiko ahula dute eta ez dira erraz magnetizatzen.
Elektroimana: Elektrizitateak bultzatutako gailu indartsua
Elektroimana hari baten bidez korronte elektrikoa igarotzean sortzen den iman mota bat da. Alanbrea burdinaz edo beste material magnetikoz egindako nukleo baten inguruan bildu ohi da. Elektroiman baten atzean dagoen printzipioa da korronte elektrikoa hari batetik igarotzen denean, hariaren inguruan eremu magnetikoa sortzen duela. Harila bobina batean bilduta, eremu magnetikoa indartu egiten da, eta sortzen den imana ohiko iman iraunkor bat baino askoz indartsuagoa da.
Nola kontrolatzen dira elektroimanak?
Elektroiman baten indarra erraz kontrola daiteke bertatik igarotzen den korronte elektrikoa aldatuz. Korronte kopurua handituz edo gutxituz, eremu magnetikoa ahuldu edo indartu daiteke. Elektroiman baten poloak ere alderantzikatu daitezke elektrizitate-fluxua alderantziz. Horrek elektroimanak oso erabilgarriak egiten ditu aplikazio ugaritan.
Zeintzuk dira elektroimanekin egindako esperimentu dibertigarri batzuk?
Elektroimanen atzean dagoen zientzia interesatzen bazaizu, etxean probatu ditzakezun esperimentu dibertigarri asko daude. Hona hemen ideia batzuk:
- Sortu elektroiman sinple bat iltze baten inguruan hari bat bilduz eta bateria batera konektatuz. Ikusi zenbat paper jaso ditzakezun zure elektroimanarekin.
- Motor sinple bat eraiki elektroiman bat eta bateria erabiliz. Bateriaren polaritatea irauliz, motorra kontrako noranzkoan bira egin dezakezu.
- Erabili elektroiman bat sorgailu sinple bat sortzeko. Eremu magnetiko baten barruan hari-bobina bat biratuz, elektrizitate kopuru txiki bat sor dezakezu.
Orokorrean, elektroimanen existentzia elektrizitatearen bidez erraz kontrolatu ahal izateari zor dio bere erabilgarritasuna, gailu eta aplikazio askotan ezinbesteko osagai bihurtuz.
Dipolo magnetikoak: magnetismoaren eraikuntza-blokeak
Dipolo magnetikoak magnetismoaren oinarrizko eraikuntza-blokeak dira. Magnetismoaren unitate txikiena dira eta elektroi izeneko iman txikiz osatuta daude. Elektroi hauek material baten molekuletan daude eta eremu magnetikoa sortzeko gaitasuna dute. Dipolo magnetikoa karga positiboz eta negatiboz osatuta dagoen korronte-begizta bat besterik ez da.
Dipolo magnetikoen funtzioa
Dipolo magnetikoek zeregin aktiboa dute konposatu askoren egituran eta funtzioan. Hari eta zirkuitu tipikoetan egon ohi dira, eta haien presentzia eremu magnetikoaren indarrarekin zuzenean lotuta dago. Eremu magnetikoaren indarra begiztaren azalerak eta bertatik igarotzen den korronteak ematen du.
Dipolo magnetikoen garrantzia Medikuntza Zientzian
Dipolo magnetikoek garrantzi handia dute medikuntza zientzian. Hainbat baldintza mediko diagnostikatzeko eta tratatzeko erabil daitezkeen iman txikiak sortzeko erabiltzen dira. Medikuntza zientzian dipolo magnetikoak erabiltzeari erresonantzia magnetikoko irudia (MRI) deitzen zaio. MRI mediku-teknika soinu eta segurua da, gorputzaren barruko irudiak sortzeko dipolo magnetikoak erabiltzen dituena.
Ondorioa
Beraz, magnetikoak iman bat erakartzen edo uxatzen duen zerbait esan nahi du. Elektrizitatearekin eta magnetismoarekin lotuta dagoen indarra da. Hozkailuan gauzak gordetzeko edo iparrorratza puntu bat jartzeko erabil dezakezu. Beraz, ez izan beldurrik erabiltzeko! Ez da dirudien bezain konplikatua. Gogoratu arauak eta ondo egongo zara.
Joost Nusselder naiz, Tools Doctor-en sortzailea, edukien merkaturatzailea eta aita. Ekipamendu berriak probatzea gustatzen zait, eta nire taldearekin batera blogeko artikulu sakonak sortzen ari naiz 2016az geroztik irakurle leialei tresnak eta eskulanak egiteko aholkuak emateko.
