Los imanes y sus polos

Si cortas un imán de barra por la mitad, obtienes dos imanes, cada uno con su propio polo norte y sur.

Los polos que apuntan al norte y al sur

Cuelga un imán de barra de un hilo para que pueda girar libremente: uno de sus extremos girará hasta apuntar aproximadamente al norte. Ese extremo se llama polo norte del imán o, más precisamente, polo que busca el norte; el otro busca el sur. Todo imán tiene ambos polos, sea cual sea su forma: barra, herradura, anillo o lámina plana pegada al refrigerador. La atracción del imán es más intensa en los polos; por eso los clips se acumulan en los extremos de un imán de barra y casi nunca en el centro.

Al acercar dos imanes, la regla es sencilla: los polos iguales se repelen y los opuestos se atraen. El norte repele al norte, el sur repele al sur y el norte y el sur se atraen. Las cargas eléctricas siguen una regla parecida, pero hay una diferencia importante que veremos en la siguiente sección.

No se puede aislar un polo

Las cargas positivas y negativas se pueden separar: al frotar un globo, este queda con un exceso de carga negativa. Los polos magnéticos nunca se separan. Corta un imán de barra por el centro para intentar separar el norte del sur y cada mitad se convertirá en un imán completo, con un nuevo polo en su superficie de corte. Si sigues cortando, ocurre lo mismo, hasta llegar a un solo átomo de hierro, que también tiene un norte y un sur. En el Sol, las manchas solares suelen aparecer en pares de polaridad magnética opuesta.

Un polo aislado se llamaría monopolo magnético. Nunca se ha encontrado ninguno, y los físicos siguen buscándolo. Como los polos siempre aparecen en pares, la interpretación moderna es que todo magnetismo proviene de cargas eléctricas en movimiento: electrones con espín que se mueven dentro de los átomos o corriente que circula por un cable. En la unidad 4 construiremos un imán a partir de una corriente.

Por qué solo se adhieren algunos metales

Un imán de refrigerador se pega a una puerta de acero, pero no a una sartén de aluminio ni a una moneda de cobre. Solo unos pocos materiales responden con fuerza a los imanes. Se llaman ferromagnéticos, del latín ferrum, hierro: el propio hierro, el cobalto, el níquel y el gadolinio, además de aleaciones como el acero. Algunas aleaciones de tierras raras, entre ellas el neodimio, forman los imanes permanentes más potentes de uso común. Otros materiales también reaccionan, pero tan débilmente que solo los instrumentos sensibles lo detectan.

Dentro de un trozo de hierro hay pequeñas regiones llamadas dominios. En cada dominio, los átomos, que son diminutos imanes, apuntan en la misma dirección, pero los dominios apuntan en direcciones distintas y sus efectos se cancelan. Al acercar un imán, crecen los dominios que se alinean con él, a veces hasta alcanzar milímetros, mientras que los demás se reducen. El hierro se convierte en un imán cuyo polo opuesto queda frente al tuyo, por lo que es atraído. El calor o los golpes fuertes pueden volver a desordenar los dominios. Por encima de la llamada temperatura de Curie, 770 °C para el hierro (1043 K), el hierro pierde su ferromagnetismo y se vuelve paramagnético.