Energía Magnética

La energía magnética, también conocida como magnetismo, es el fenómeno que describe la fuerza que genera que dos materiales se atraigan o repelan uno del otro. Esta energía de atracción o repulsión magnética ocurre como resultado de la influencia del campo magnético de un material u objeto con respecto a otro.

El magnetismo o energía magnética forma parte del campo de estudio de la física, donde se define como la energía que opera cuando un material ejerce una fuerza de repulsión o atracción con respecto a otro que se encuentra cerca de él. Generalmente puede observarse en cómo funcionan los imanes, aunque de forma natural también existen muchos metales que destacan por tener propiedades magnéticas de fácil detección. Tal es el caso del hierro, el níquel, el cobalto y muchos más.

Una característica interesante acerca de la energía magnética, es el hecho de que todos los materiales poseen magnetismo. Sin embargo, la gran mayoría posee un nivel de intensidad tan bajo que no permite que podamos percibirlo.

La energía magnética tiene otra manifestación importante en el campo de la física, ya que forma parte de lo que compone la radiación electromagnética, como es el caso de la luz. Debido a esto, el magnetismo es un fenómeno natural que está estrechamente vinculado con muchas cosas de la vida cotidiana de las que a veces no nos damos cuenta.

Ejemplos de energía magnética

La energía magnética está vinculada a más cosas de las que muchas personas imaginan. Por eso, los siguientes ejemplos de energía magnética ayudarán comprender su papel en la naturaleza.

Los imanes


Los imanes son el ejemplo por excelencia de cómo opera la energía magnética. Al acercar uno de los polos de un imán al polo de otro, se observa cómo se rechazan o se atraen mutuamente. De la misma manera, al acercar cualquier objeto de metal, como tornillos, llaves y otros, rápidamente se pegarán al imán como consecuencia de la fuerza de atracción que genera el imán hacia ellos.

Los detectores de metal


Los detectores de metal son instrumentos que contienen una bobina interna, la cual al encenderse produce un campo electromagnético. Al acercar este objeto a un material metálico, este alterará el campo electromagnético generado por la bobina, por lo que activará una alarma que indicará la presencia de metal.

Trenes que funcionan con electromagnetismo


Existen trenes que funcionan por medio del magnetismo. Este es el caso del famoso tren bala de Japón. Su funcionamiento se basa en la repulsión sistemática que se genera entre los rieles y la base del tren. Esto genera que el tren se encuentre suspendido en el aire, lo que permite alcanzar grandes velocidades al popular sistema de transporte.

Las brújulas


Las brújulas son objetos que también funcionan a partir de la energía electromagnética. La punta metálica de una brújula posee un pequeño imán, el cual al estar suspendida en líquido que facilita su libre movimiento, es capaz de moverse en función del campo electromagnético natural del planeta. Esto es lo que permite que las brújulas siempre apunten en dirección al norte.

Campo magnético terrestre


El planeta tierra posee un núcleo rico en metales, esto da como resultado que nuestro planeta posea su propio campo electromagnético y por consiguiente, un polo norte y un polo sur. En estos lugares es posible ver fenómenos naturales causados por la interacción de los polos con la atmósfera terrestre. Tal es el caso de las auroras boreales.

Cómo se produce

La energía magnética se produce como resultado del movimiento de electrones (carga eléctrica). Esto genera un campo electromagnético capaz de generar fuerzas de atracción y repulsión. Esto demuestra la relación que existe entre el magnetismo y la electricidad.

Cómo funciona

La energía magnética o simplemente magnetismo, funciona bajo una serie de principios que la física ha ido estudiando y describiendo con el paso del tiempo. Algunas de las características y fenómenos que describen cómo funciona la energía magnética son los siguientes:

  • Polos magnéticos: Uno de los fenómenos del magnetismo más fáciles de identificar, son los polos magnéticos. Estos polos son los puntos en los que las fuerzas de repulsión y atracción son más intensos. A raíz de esto, cualquier imán o material magnetizado se compone de un polo norte y un polo sur. La interacción entre dos polos distintos genera atracción, mientras que acercar dos polos iguales genera una fuerza de repulsión.
  • Campo de energía: el campo de energía o campo magnético, es la representación imaginaria de cómo luce el espacio físico alrededor de un objeto imantado. La incidencia y alcance de un campo magnético depende de las características del material que lo produzca, ya que se compone de una parte magnética (dependiente de la composición propia del material) y una parte eléctrica (dependiente de la carga eléctrica o el flujo de electrones que pase a través de él).
  • Interacción y trabajo: La fuerza de repulsión y atracción generada por la energía magnética puede interpretarse como una forma de energía cinética. Por eso es capaz de convertirse en trabajo. A raíz de este principio funcionan los electroimanes, un tipo de imanes que al cargarse eléctricamente generan enormes fuerzas de atracción y repulsión capaces de mover objetos pesados.

Tipos

La energía radiante se puede manifestar a través de distintos tipos de radiación electromagnéticas. A continuación hablamos de los más importantes:

Energía magnética natural

Magnetita, mineral natural con propiedad magnética.

La energía magnética natural es aquella origina de forma natural a partir de la composición interna de los materiales. Este tipo de magnetismo es el que se manifiesta en el campo magnético de la tierra, el de los metales y el de los imanes naturales.

Energía magnética artificial

Electroimán casero.

La energía magnética artificial es inducida por el hombre a través de la inducción de corriente eléctrica. En estos casos el campo magnético generado puede ser regulado para aprovecharse de distintas maneras.

Usos

Más allá de lo que muchas personas imaginan, la energía magnética es utilizada por el hombre para un sinfín de aplicaciones. Repasemos algunos de los usos del magnetismo más importantes:

Equipo para estudio médico de Resonancia Magnética.
  1. Para la realización de resonancias magnéticas en el campo de la medicina. Este tipo de estudios permiten obtener imágenes del cuerpo por medio de equipos electrónicos que utilizan radiofrecuencia y electromagnetismo.
  2. En la producción de energía eléctrica los generadores utilizan alternadores que generan electricidad por medio de los campos magnéticos.
  3. En casi todos los dispositivos electrónicos la energía magnética se manifiesta de una u otra manera. Desde los electroimanes hasta los teléfonos celulares, todos se valen de cierta manera del magnetismo para su funcionamiento.
  4. Las tarjetas bancarias utilizan bandas magnéticas para guardar información.
  5. En la fabricación de brújulas y equipos de orientación se utilizan imanes capaces de indicar el polo norte del campo magnético terrestre.
  6. Muchos dispositivos de seguridad como puertas, maletas, cajas fuertes y demás, utilizan mecanismos magnéticos para abrirse y cerrarse.

Ventajas y desventajas

Tal y como ocurre con todos los tipos de energía, el uso de la energía magnética trae consigo ventajas y desventajas que deben tomarse en cuenta.

Ventajas

  • Se trata de un tipo de energía amigable con el medio ambiente, ya no tiene efectos negativos en el medio ambiente.
  • El magnetismo es energía renovable, ya que se produce de forma natural, continua e inagotable.
  • Puede usarse para generar energía térmica y eléctrica por medio de distintos medios.
  • Es un tipo de energía altamente eficiente.
  • Tiene muchas aplicaciones y usos en la industria de la tecnología.

Desventajas

  • Los equipos utilizados para estudiar y utilizar la energía magnética tienen costos sumamente elevados.
  • Debido a que se trata de un tipo de energía que recién empieza a explotarse para usos distintos a la producción de electricidad, aún se necesita tiempo para que se aproveche al máximo.
  • Muy pocos países se encuentran utilizando la energía magnética y estudiándola a profundidad.

Fórmula matemática

La energía magnética ha sido objeto de múltiples estudios en el último siglo. Por ende, existen distintas fórmulas matemáticas para calcular el magnetismo según el contexto de aplicación. No obstante, una de las maneras más sencillas de entender sus incidencias en el mundo real es a través de la Ley de Lorentz.

En esta ecuación se consideran las fuerzas involucradas como vectores

\[\vec{F}=q*\vec{v}*\vec{B}\]

En esta ecuación:

  • F= Vector de fuerza magnética
  • q= carga eléctrica
  • v= vector de velocidad
  • B= campo magnético