Conceptos Fundamentales de Magnetismo y Campos
Magnetismo
Propiedad que se manifiesta en ciertas sustancias (principalmente Fe, Co, Ni), caracterizada por la aparición de fuerzas de atracción o repulsión sobre otros cuerpos.
Campo Magnético
Propiedad física generada en una región del espacio por un imán o corriente eléctrica, la cual ejerce una fuerza sobre cuerpos cargados o imantados ubicados en las cercanías. Sus unidades son el Tesla (T) y el Gauss (G).
Líneas de Fuerza Magnética
- En el exterior de un imán, cada línea de campo se orienta desde el polo norte al polo sur.
- Las líneas son cerradas; no se interrumpen en la superficie del imán.
- Las líneas nunca se cruzan ni se intersectan en ningún punto del espacio.
- La cantidad de líneas por unidad de área es proporcional a la intensidad del campo magnético.
Comparación con el Campo Eléctrico
Las líneas de campo magnético salen del polo norte al polo sur del imán, mientras que las líneas de campo eléctrico se orientan en sentido contrario (del positivo al negativo).
Materiales Ferromagnéticos
Materiales que permiten una imantación espontánea en ausencia de campos magnéticos externos.
Fenómenos Relacionados
Rayos y Tormentas Eléctricas
Antes de una tormenta eléctrica se pueden observar nubes en forma de yunque. En su interior se generan los rayos. Se produce una separación de cargas generadas por la convección y electrización de carga, especialmente cuando hay cristales de hielo, quedando la parte inferior de la nube negativa. Cuando la separación de las cargas es suficiente, se forma un dipolo que da origen a los campos eléctricos.
Aves Migratorias y Magnetorrecepción
Las aves migratorias tienen la capacidad de detectar el campo magnético porque en la retina poseen moléculas de rodopsina, las cuales absorben fotones y se convierten en imanes, alineándose en la dirección del campo magnético. Además, utilizan «cristales de magnetita» presentes en el cráneo como una brújula interna.
Magnetismo Terrestre
La estructura del campo magnético terrestre es tal que las líneas del campo salen del polo sur y circundan la Tierra siguiendo los meridianos hasta entrar por el polo norte.
Estructura Atómica y Radiactividad
El Átomo
Constituido por protones, electrones y neutrones.
Modelo Atómico de Rutherford
Rutherford postuló que los átomos poseen electrones, pero su explicación sostenía que todo átomo estaba formado por un núcleo y una corteza. El núcleo debía tener carga positiva, un radio muy pequeño y en él se concentraba casi toda la masa del átomo. La corteza estaría formada por una nube de electrones que orbitan alrededor del núcleo.
Principio de Incertidumbre de Heisenberg
Afirma que no se puede determinar, simultáneamente y con precisión arbitraria, ciertos pares de variables físicas, como son, por ejemplo, la posición y el momento lineal (cantidad de movimiento) de un objeto dado. En otras palabras, cuanta mayor certeza se busca en determinar la posición de una partícula, menos se conoce su cantidad de movimiento lineal.
Isótopos
Conjunto de núcleos con igual número atómico (Z) y diferente número de neutrones (N).
Radiactividad
Mecanismo donde ciertos isótopos experimentan una transición a un estado de menor energía mediante la emisión espontánea de partículas al exterior.
Tipos de Emisiones Radiactivas
- Partículas Alfa (α): Son flujos de partículas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones (núcleos de Helio). Son desviadas por campos eléctricos y magnéticos. Son poco penetrantes, aunque muy ionizantes.
- Partículas Beta (β): Son flujos de electrones (beta menos) o positrones (beta más) resultantes de la desintegración de los neutrones o protones del núcleo cuando este se encuentra en un estado excitado. Son desviadas por campos magnéticos. Son más penetrantes, aunque su poder de ionización no es tan elevado como el de las partículas alfa. Por lo tanto, cuando un átomo expulsa una partícula beta, aumenta o disminuye su número atómico en una unidad (debido al protón ganado o perdido).
- Rayos Gamma (γ): Emisión de fotones (luz) de muy alta energía. Esto ocurre cuando un núcleo excitado experimenta una transición a un estado menor de energía sin cambiar su constitución.
Datación por Radiocarbono (C-14)
El Carbono-14 se utiliza para determinar la edad de materiales orgánicos. Debido a su presencia en todos los materiales orgánicos, se emplea en la datación de especímenes. El método de datación por radiocarbono es la técnica más fiable para conocer la edad de muestras orgánicas de menos de 60.000 años.
Procesos Nucleares
- Fusión Nuclear: Es un proceso mediante el cual se juntan átomos livianos.
- Fisión Nuclear: Proceso de liberación de energía (ocurre en el extremo de los núcleos grandes).
- Reacción en Cadena: Una reacción nuclear que se sostiene en el tiempo al provocar un neutrón la fisión de un átomo fisible, liberándose varios neutrones que a su vez causan otras fisiones. Esta reacción en cadena solo se producirá si al menos uno de los neutrones emitidos en la fisión es apto para provocar una nueva fisión.