IMANTACIÓ: EN QUÈ CONSISTEIX, MÈTODE I EXEMPLES - FÍSICA - 2025

La imantació o imantació és una quantitat vectorial que també es coneix com a vector intensitat de magnetització. Es denota com M i es defineix com el moment magnètic m per unitat de volum V. Matemàticament s'expressa de la següent forma:

M = d m / dV

Les unitats de M en el Sistema Internacional d'Unitats SI són ampere / metre, les mateixes que les de el camp magnètic H. La notació en lletra negreta és per assenyalar que es tracta de vectors i no d'escalars.

Figura 1. Imants de ferrita en forma d'anells. Font: Wikimedia Commons.

Ara bé, el moment magnètic d'un material o substància és la manifestació de el moviment de les càrregues elèctriques a l'interior àtom, fonamentalment el de l'electró.

En principi, l'electró dins de l'àtom pot imaginar-se com un diminut circuit tancat de corrent, mentre descriu una òrbita circular al voltant de l'nucli. En realitat l'electró no es comporta d'aquesta forma d'acord a el model mecano-quàntic de l'àtom, però coincideix amb aquest pel que fa a l'efecte magnètic.

A més, l'electró posseeix un efecte espí, anàleg a una rotació sobre si mateix. Aquest segon moviment produeix una contribució encara més important a l'magnetisme total de l'àtom.

Quan un material es col·loca dins un camp magnètic extern, els moments magnètics de les dues contribucions s'alineen i creen un camp magnètic a l'interior d'el material.

Mètodes d'imantació

Imantar un material significa conferir propietats magnètiques, ja sigui de forma temporal o definitivament. Però el material ha de respondre adequadament a l'magnetisme perquè això passi, i no tots els materials ho fan.

En funció de les seves propietats magnètiques i la resposta que tenen davant un camp magnètic extern com el d'un imant, els materials es classifiquen en tres grans grups:

-Diamagnéticos

-Paramagnéticos

-Ferromagnéticos

Tots els materials són diamagnètics, la resposta consisteix en una feble repulsió quan es col·loquen al mig d'un camp magnètic extern.

Per la seva banda el paramagnetisme és propi d'algunes substàncies, que experimenten una atracció no molt intensa davant un camp extern.

No obstant això els materials ferromagnètics són els que tenen la resposta magnètica més intensa d'entre tots. La magnetita és un òxid de ferro que és un imant natural conegut des de l'antiga Grècia.

Figura 2. Magnetita o pedra imant provinent del Brasil. Font: Wikimedia Commons.

Els mètodes d'imantació que es descriuran a continuació fan ús de materials amb bona resposta magnètica per aconseguir els efectes desitjats. Però a nivell de nanopartícules, és possible fins i tot imantar l'or, un metall que habitualment no té una notable resposta magnètica.

Com magnetitzar un objecte ferromagnètic?

Llevat que el material sigui un imant natural, com un tros de magnetita, en general es troba desimanado o desimantado. Això dóna lloc a una altra classificació dels materials magnètics:

- Durs, que són els imants permanents.

- Tous o dolços, que si bé no són imants permanents, tenen bona resposta magnètica.

- semidurs, posseïdors de propietats intermèdies entre els anteriors.

La resposta magnètica dels materials ferromagnètics es deu al fet que al seu interior es disposen els dominis magnètics, regions amb vectors de magnetització disposats a l'atzar.

Això dóna com a resultat que els vectors de magnetització es cancel·lin i la magnetització neta sigui nul·la. Per tal motiu, per crear una imantació, cal que els vectors d'imantació quedin alineats, ja sigui en forma permanent o al menys durant un temps. D'aquesta manera el material queda magnetitzat.

Hi ha diverses formes d'aconseguir això, per exemple mitjançant imantació per inducció, contacte, fregament, refredament i fins colpejant a l'objecte, tal com es detalla tot seguit.

exemples

El mètode d'imantació seleccionat depèn de l'material i dels objectius de l'procediment.

Els imants artificials es poden crear per a una gran varietat de funcions. En l'actualitat els imants es magnetitzen a nivell industrial, seguint un procés molt acurat.

Imantació per inducció

Mitjançant aquest mètode, el material a magnetitzar es col·loca al mig d'un camp magnètic intens, com el d'un electroimant potent. D'aquesta manera els dominis i les seves respectives magnetizaciones s'alineen immediatament amb el camp extern. I el resultat és que el material queda magnetitzat.

Depenent de l'material, aquest pot retenir la magnetització així obtinguda de manera permanent, o pot perdre-la en que el camp extern desaparegui.

Magnetització per fregament

Aquest mètode requereix d'el fregament d'un extrem de l'material a magnetitzar amb el pol d'un imant. S'ha de fer en una mateixa direcció, perquè d'aquesta manera l'àrea fregada adquireixi la polaritat contrària.

Així es crea un efecte magnètic, de manera que en l'altre extrem de l'material, es crea un pol magnètic contrari, donant com a resultat que la substància quedi imantada.

Imantació per contacte

A la imantació per contacte, l'objecte a magnetitzar s'ha de posar en contacte directe amb l'imam, perquè adquireixi la magnetització d'aquest. L'alineació dels dominis en l'objecte a magnetitzar es produeix com un efecte cascada, arribat de l'extrem en contacte a l'altre extrem ràpidament.

Un exemple típic de la magnetització per contacte és adherir un clip a imant permanent, i aquest quedarà magnetitzat, atraient a altres clips fins a formar una cadena. També funciona amb monedes de níquel, claus i trossets de ferro.

Però una vegada que es retira el primer clip, clau o moneda de l'imam, la imantació dels altres desapareix, llevat que es tracti d'un imant veritablement potent, capaç de produir una imantació permanent.

Mètode elèctric per imantar

El material a imantar s'embolica en filferro conductor pel qual es fa passar un corrent elèctric. El corrent elèctric no és altra cosa que càrrega en moviment que produeix un camp magnètic. Aquest camp s'encarrega de imantar a l'material col·locat al seu interior i l'efecte és el d'augmentar enormement el camp resultant.

Els imants així creats poden activar-se i desactivar-se a voluntat, amb només desconnectar el circuit, a més que la potència de l'imant es pot ajustar fent passar més o menys corrent. Se'ls denomina electroimants i amb ells es poden moure fàcilment objectes pesats o separar materials magnètics de no magnètics.

Imantació per un cop

Es pot imantar una barra de ferro o fins i tot un arxiver de metall a l'copejar a l'interior d'en un camp magnètic. En algunes localitats, el camp magnètic terrestre és prou intens com per aconseguir aquest efecte. Una barra de ferro que es doni cops contra el pis verticalment, pot quedar magnetitzada gràcies al fet que el camp magnètic de la Terra té una component vertical.

La imantació es comprova amb una brúixola que es col·loca a la part superior de la barra. Per a un arxiver ha prou amb obrir i tancar els calaixos amb suficient decisió.

Un cop també pot desimantar un imant, ja que destrueix l'ordre dels dominis magnètics a l'interior de l'material. La calor també té el mateix efecte.

Magnetització per refredament

Hi ha substàncies com les laves basàltiques a l'interior de la Terra, que a l'refredar en presència d'un camp magnètic, retenen la magnetització d'aquest camp. Examinant aquest tipus de substàncies es troba evidència que el camp magnètic terrestre ha canviat la seva orientació des que la Terra es va crear.

referències

1. Figueroa, D. (2005). Sèrie: Física per a Ciències i Enginyeria. Volum 6. Electromagnetisme. Editat per Douglas Figueroa (USB).
2. Hewitt, Paul. 2012. Conceptual Physical Science. 5 ^th. Ed. Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Física: Una mirada a l'món. 6 ^ta Edició abreujada. Cengage Learning
4. Lluna, el Sr. Sabies que l'or pot ser un imant? Recuperat de: elmundo.es.
5. Tillery, B. 2012. Physical Science. McGraw Hill.