Déjame explicarte de una manera simple (y por lo tanto un poco menos precisa). La pregunta es sobre cuál es el origen del magnetismo en los materiales. Por lo tanto, ignoramos los electroimanes donde el magnetismo se produce al pasar una corriente eléctrica. El imán del refrigerador o cualquier imán permanente que vea exhibe propiedades magnéticas (atraídos o repelidos por los imanes) sin que pase corriente por ellos. ¿Por qué?
Para responder a esto, comencemos con el simple hecho de que los materiales están hechos de átomos. Cada átomo tiene electrón (es). La mayoría de la gente sabe que los electrones tienen carga. Lo que la gente no sabía durante muchos años (hace un siglo) es que los electrones también tienen una propiedad llamada espín. Un electrón puede tener un giro hacia arriba o hacia abajo. Para hacerlo menos complicado, permítanme decir que el electrón es un pequeño imán. El electrón con giro hacia arriba puede considerarse como un imán con su polo norte hacia arriba y el electrón con giro hacia abajo tiene su polo sur hacia arriba. Además del giro, el movimiento orbital del electrón alrededor del núcleo (algo así como la tierra que gira alrededor del sol) también produce un campo magnético, pero no es significativo en la mayoría de los materiales y lo ignoraremos.
Ahora sabemos aproximadamente que cada electrón es un pequeño imán. Cuando un átomo tiene el mismo número de electrones giratorios hacia arriba y hacia abajo, los átomos no se comportarán como un imán. Por otro lado, en ciertos materiales como el hierro, el níquel, el cobalto, el manganeso, etc., hay un número desigual de electrones que giran hacia arriba y hacia abajo. Estos átomos pueden considerarse imanes. Tenga en cuenta que, de varios elementos, solo algunos de los elementos tienen átomos que pueden considerarse imanes.
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Ahora, pasemos a una imagen más grande donde juntamos varios átomos. Si, de alguna manera, todos los átomos pueden tener la misma orientación (por ejemplo, los polos norte de todos los imanes apuntando en la misma dirección), entonces el material se comportará como un imán. El “de alguna manera” en mi declaración anterior se llama “interacción de intercambio”, un hallazgo de la mecánica cuántica. Sin interacciones de intercambio, las propiedades magnéticas de los átomos se cancelarán entre sí y el material no será magnético.
Para resumir, solo hay unos pocos elementos que tienen un número desigual de electrones de giro hacia arriba y hacia abajo, que también tienen una interacción de intercambio que los mantiene en la misma dirección. Estos elementos son magnéticos. Muchos, si no la mayoría, de los materiales magnéticos se fabrican utilizando al menos uno de los elementos magnéticos.
Permítanme publicar esto ahora y hacer una edición más tarde. Es difícil escribir una respuesta tan larga usando un teléfono móvil durante el tránsito del trabajo a casa. 🙂
