Para comprender completamente por qué los imanes tienen dos polos (el norte y el sur) en lugar de uno, tres o más, primero deberá comprender los conceptos básicos del espín del electrón y su relación con los núcleos de la Tierra. Incluso después de haber comprimido la respuesta que tenemos, aún no podemos brindarle una respuesta breve, así que tenga paciencia y lea el artículo hasta el final para saber exactamente por qué.
Polo norte y sur magnético
Campos magnéticos y de espín de electrones
Las partículas cargadas que se mueven constantemente crean lo que se conoce como campo magnético. Este campo magnético ejercerá entonces un tipo de fuerza sobre otras partículas cargadas. Los electrones poseen una propiedad única conocida como espín del electrón, que hace que el campo magnético ejerza un tipo de fuerza sobre ellos. En realidad, el giro del electrón es en realidad una propiedad cuántica y es análogo al giro normal de los objetos que normalmente observamos en nuestra vida cotidiana.
Comparten algunas similitudes, pero existe una clara diferencia entre el espín de un electrón y el movimiento giratorio de un objeto. Sin embargo, no profundizaremos en la diferencia entre estos dos, ya que nos centraremos más en por qué los imanes tienen solo dos polos. Lo que sucede exactamente dentro de un imán a nivel atómico es que cada electrón en una partícula gira para producir campos magnéticos diminutos.
Estos microcampos magnéticos producidos por cada electrón se combinarán para producir un campo magnético más fuerte que puede afectar a otras partículas cargadas ubicadas lejos. La fuerza magnética ejercida por una partícula hará que las otras partículas cargadas cercanas se vean influenciadas por la misma fuerza magnética.
La fuerza magnética que se ejerce sobre una partícula con espín hace que la partícula gire su espín para adherirse al campo magnético de las otras partículas cargadas. En consecuencia, un imán pequeño ubicado dentro de un imán más grande intentará seguir el campo magnético del imán más grande.
El efecto de la Tierra en los imanes creando un polo norte y sur
El metal es el material principal que se puede encontrar en el núcleo de la Tierra. El núcleo de la Tierra se compone de dos partes principales. La primera parte es el núcleo externo líquido frío y la segunda parte es el núcleo interno sólido caliente. La diferencia en estas temperaturas da como resultado corrientes en el metal líquido, al igual que el aire caliente se eleva exactamente por encima del aire frío.
También debemos tener en cuenta que la Tierra también gira constantemente al mismo tiempo. En consecuencia, la corriente de metal líquido también girará debido al movimiento de rotación de nuestro planeta. El efecto final es crear un campo magnético gigantesco que apunta a algún lugar de las regiones del norte.
Al combinar ambas ideas juntas, encontraríamos que el campo magnético de la Tierra hará que los imanes que tenemos en nuestras manos apunten de norte a sur. ¿Todavía recuerdas cómo un imán pequeño dentro de un imán más grande se adherirá al campo magnético del imán más grande? El mismo concepto se aplica en este caso. Esta es la razón por la cual la gente etiquetaría los polos de un imán como Norte en un extremo y Sur en el otro.
En pocas palabras, la rotación de la Tierra produce un campo magnético gigante. El campo magnético de la Tierra afecta en gran medida la polaridad de los imanes más pequeños disponibles en el planeta. Esto, a su vez, hace que los imanes tengan un polo norte y un polo sur.
Sin embargo, al mismo tiempo, el campo magnético no especifica qué dirección es el norte o el sur. De hecho, la polaridad de los campos magnéticos de la Tierra cambia de vez en cuando. Este fenómeno ocurre una vez cada cien años más o menos cuando el polo norte cambia de lugar con el polo sur.
Tenemos esta información porque observamos la orientación de los materiales magnéticos ubicados en las profundidades del suelo. A partir de esto, podemos observar cómo cambia la polaridad del campo magnético a medida que pasa el tiempo.
Quizás se pregunte por qué la mayoría de los diagramas que explican las líneas de campo de un imán visualizan la flecha que apunta hacia el norte y hacia adentro en los polos sur del imán. Bueno, la respuesta es simple. Si coloca el polo norte de un imán cerca del polo sur de otro imán, ambos imanes se atraerán entre sí.
Las líneas de campo visualizadas en la mayoría de los diagramas se derivan de esta observación particular. Por lo tanto, los científicos concluyeron que las líneas de campo del polo norte del imán apuntan hacia afuera, mientras que las líneas de campo en el sur apuntan hacia adentro.
¿Cómo determinar qué parte del imán es el polo norte o sur?
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¿Puede haber un imán que solo tenga un polo norte o sur?
Actualmente, no hay ningún imán que solo tenga un polo, ya que todos los imanes en este mundo tienen un polo norte y un polo sur. Hasta ahora, los físicos están haciendo todo lo posible en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ubicado en Ginebra, Suiza, para buscar un monopolo magnético. Sin embargo, hasta el día de hoy, no tienen pruebas concretas que puedan probar la existencia de un monopolo magnético.
Sin embargo, los científicos del Centro de Nanotecnología de Londres (LCN) han descubierto recientemente una prueba que podría probar la existencia de monopolos magnéticos en la naturaleza. Hay dos artículos que escriben estos científicos que podrían ayudar a arrojar algo de luz sobre los monopolos magnéticos.
Un monopolo magnético es una versión magnetizada de una partícula cargada como los electrones que muchos científicos han tratado de descubrir durante los últimos 70 años. Los monopolos magnéticos que han descubierto estos científicos no son los que podrían cambiarlo todo; más bien, los que podrían darnos algunas pistas sobre el futuro de los monopolos magnéticos.
Los monopolos magnéticos que los científicos han descubierto, en lugar de existir en todas partes del universo, solo se pueden encontrar en un tipo especial de material conocido como hielo delgado. Estos monopolos magnéticos se pueden visualizar como los polos sur y norte de un imán que puede flotar libremente en cualquier lugar dentro de la delgada capa de hielo.
Los científicos del LCN utilizaron un nuevo tipo de método de dispersión de neutrones para mapear el mundo donde viven actualmente los monopolos. Todo esto ha sido posible gracias a los últimos ajustes a los instrumentos experimentales del Institut Laue-Langevine (ILL). Además, dado que ILL recibió muchos patrocinios del gobierno del Reino Unido, ha logrado ayudar a los científicos de LCN a acelerar la velocidad de sus investigaciones y desarrollos.
ISIS es otra instalación de investigación del Reino Unido responsable de la producción de partículas subatómicas conocidas como muones. Estos muones luego se utilizarán para actuar como una sonda para los monopolos magnéticos. En concreto, en este experimento, los científicos han medido con éxito la carga de los monopolos y han descubierto que era la misma que la teóricamente predicha.
Además de proporcionar enormes impactos positivos al mundo de la física fundamental, estos monopolos se pueden aprovechar de la misma manera que se aprovechaban las cargas eléctricas en el pasado. Sin embargo, descubrir una versión magnética de la electricidad aún está lejos de la realidad, pero estos descubrimientos recientes seguramente nos brindan un buen comienzo.
Conclusión
Los imanes son complicados y todavía hay mucho que no sabemos sobre ellos. Se están realizando nuevas investigaciones y constantemente se descubre nueva información. Por ahora, no hay evidencia concreta de un imán con más o menos de un polo, pero hay grupos científicos que buscan pistas de su existencia. Por ahora, todo lo que puedo decir es que cada imán con el que nos hemos encontrado tiene un polo norte y un polo sur y todo se reduce al campo magnético creado por la tierra y el efecto que tiene sobre los imanes más pequeños que se encuentran en el planeta.
Gracias por leer El Faro Pesca Deportiva:
https://www.quora.com/¿Por qué-los-imanes-tienen-un-polo-norte-y-sur-
https://www.meritnation.com/ask-answer/question/why-does-a-magnet-has-a-north-south-pole/magnetism/6933614
