¿De dónde viene la energía cuando un imán mueve una brújula? [duplicar]

Mi comprensión muy limitada del magnetismo es que es esencialmente energía almacenada. Sin embargo, lo que me confunde es la siguiente situación: si tienes una brújula y mueves un imán cerca de ella, la brújula se moverá. Mi pregunta es, ¿de dónde viene esa energía? ¿El imán está perdiendo algo de magnetismo o energía relacionada con el magnetismo? Y si es así, ¿eso significa que un imán "permanente" en realidad perdería magnetismo más rápido si lo llevara alrededor de cosas que reaccionan fácilmente a los imanes que si se dejara en un área desprovista de tales cosas?

(respondiendo en los comentarios porque estoy seguro de que debe ser un duplicado) La energía proviene de lo que sea que esté moviendo el imán.
El azúcar y la gasolina también son energía almacenada y no es muy específico describir el magnetismo como tal.

Respuestas (1)

Cuando mueves un imán cerca de una brújula, estás cambiando el campo para hacerlo. Después de que la aguja de la brújula se asiente en su posición, alejar el imán requiere un poco de fuerza adicional (debido a la aguja de la brújula cercana). Entonces, en última instancia, la fuente de energía es su mano que mueve el cuerpo de la brújula o mueve el imán.

Sin embargo, la fuente de energía inmediata es la energía del campo magnético almacenada: un imán cercano y una aguja de brújula alineada tienen menos energía almacenada que un imán distante y una aguja de brújula no alineada.

La energía del campo magnético es el cuadrado del campo local multiplicado por el volumen local, sumado en todo el espacio. La aguja de una brújula toma flujo magnético en el extremo cercano al imán y lo libera en el extremo alejado del imán, pero eso reduce el campo adyacente a la aguja (en el modelo de líneas de campo, las líneas de campo convergen en el aguja, y eso deja menos líneas de campo por metro cuadrado, es decir, menos campo magnético, en el espacio que flanquea esa aguja).

Resolver problemas de fuerza y ​​energía del campo magnético es el tema principal del diseño de motores y generadores.

¿Eso significa que un imán "permanente" en realidad perdería magnetismo?

Los imanes permanentes solo son estables en algunos materiales extraños de superposición de orbitales de electrones (el ferromagnetismo es casi un efecto de enlace químico). Entonces, solo la aplicación de más energía puede perder el magnetismo de tales materiales (como derretir un cubo de hielo). Cuando uno desmagnetiza un imán no permanente, en realidad no es (microscópicamente) no magnético, son solo parches reorientados al azar. El campo externo puede disminuir por esa aleatoriedad, y la velocidad a la que esto ocurre es la diferencia entre los ferroimanes "duros" de imán permanente y los ferroimanes "blandos".

¿Puede explicar cómo "el ferromagnetismo es casi un efecto de enlace químico"? En mi libro, es causado por átomos de hierro que tienen cinco espines de electrones alineados en una capa d medio llena y se alinean por acoplamiento magnético.
@ my2cts un enlace covalente está formado por unos pocos átomos que cooperan entre sí y alinean correctamente los espines de sus electrones de órbita exterior. Un ferroimán está formado por muchos átomos en un cristal de escala macroscópica que tienen sus electrones en órbitas específicas alineando sus espines correctamente. Ambos son acoplamientos spin-spin.
@ my2cts: el acoplamiento magnético verdadero no juntaría los polos N de los electrones de los átomos adyacentes, sino que pondría N junto a S (y esto puede suceder, se llama antiferromagnetismo). La razón por la que esos espines se alinean es la "fuerza de intercambio" de electrones idénticos con espines alineados. El magnetismo modelo itinerante está relacionado con el enlace metálico (covalente).
@hyportnex Los giros están alineados por el intercambio de Pauli, así que no por acoplamiento magnético.