Sigo escuchando que el magnetismo es solo otra forma de electricidad y viceversa. Si ese es el caso, ¿por qué no podemos usar imanes como baterías y por qué mis baterías no son magnéticas?
Una forma de interpretar la afirmación "la electricidad es otra forma de magnetismo" (o viceversa) es a través de la relatividad especial. Si observo una carga eléctrica estacionaria clásica, establece un campo puramente eléctrico: el campo de Coulomb, que es responsable de generar los fenómenos de electricidad estática. Sin embargo, si ahora miro esta misma carga eléctrica, pero desde el punto de vista de un marco de referencia que se mueve con respecto a él, lo que ahora veo desde mi nuevo punto de vista es una carga eléctrica en movimiento, en otras palabras, una corriente eléctrica . . Una corriente eléctrica establece un campo magnético (ley de Ampere).
Por lo tanto, encontramos que la misma fuente física genera un campo que parece un campo magnético o un campo eléctrico, dependiendo de cómo lo mires. Esta transformación entre campos eléctricos y magnéticos está perfectamente descrita por las transformaciones de Lorentz de la relatividad especial .
Volviendo a los detalles de su pregunta, los imanes permanentes generan su campo magnético a través de dos mecanismos principales: en primer lugar, está el movimiento orbital de los electrones alrededor del núcleo. Dado que los electrones están cargados, esto es equivalente a una corriente eléctrica y establece un campo magnético. En segundo lugar, está el giro de los propios electrones: esto crea de nuevo un campo magnético (aunque es tentador pensar en el electrón como un pequeño objeto cargado que gira y de tamaño finito, esto sería incorrecto, ya que la descripción adecuada es mecánica cuántica). ). El efecto neto es que los átomos se comportan como pequeños imanes.
En los materiales ferromagnéticos, el movimiento tiene las propiedades "colectivas" correctas, de modo que los átomos, que se comportan como pequeños imanes, pueden alinear las direcciones de sus imanes (en unidades locales llamadas dominios magnéticos ) para proporcionar un gran campo magnético. Sin embargo, (1) el movimiento orbital de la carga eléctrica en los átomos es cíclico y (2) el giro del electrón no mueve la carga de un lugar a otro, mientras que lo que necesitarías para una batería es un movimiento de carga que da como resultado la separación de carga positiva y negativa, para poner a disposición en los terminales. Por lo tanto, los imanes permanentes no pueden funcionar como baterías.
Sin embargo, hay una trampa: nunca se puede obtener un campo magnético puro mediante el cambio del marco de referencia de un campo eléctrico puro, y viceversa, para
En otras palabras, partiendo de un campo eléctrico puro, solo se puede obtener un campo eléctrico y magnético mixto, pero nunca un campo magnético puro.
En este sentido, el magnetismo no es una forma más de electricidad, aunque están estrechamente relacionados.
Supongo que quiere decir: escucha que la ELECTRICIDAD es solo otra forma de magnetismo.
Los imanes se utilizan como generadores de electricidad: el generador de su automóvil o una represa hidroeléctrica, etc.
Pero son formas diferentes de energía electromagnética y están relacionadas por la fórmula (Faraday-Maxwell): ∇×E=−∂B/∂t. Lo que básicamente dice: el campo eléctrico rizado está relacionado con el campo magnético variable en el tiempo.
Sp cuando su automóvil acelera, crea un campo magnético en su generador/alternador, a partir del cual se genera un campo eléctrico que carga su batería.
Las baterías almacenan un campo eléctrico potencial estático. Estático, por lo que no hay variación de tiempo para crear un campo magnético. Está en una forma diferente. Las baterías son básicamente la forma eléctrica. Mientras que el movimiento de los imanes (-∂B/∂t) se puede utilizar para transformar la energía del movimiento en forma eléctrica.
Además de las otras respuestas, puedes hacerte una idea de la relación de los campos eléctrico y magnético pensando en un motor eléctrico y un generador como la misma cosa. Al pasar corriente a través de las bobinas del motor, los imanes girarán. Por otro lado, si giras los imanes, se creará una corriente en las bobinas.
La electricidad y el magnetismo son dos formas de la misma "cosa" fundamental, o son dos formas de percibir la misma "cosa" fundamental. La electricidad que fluye a través de un cable crea un campo magnético. Un campo magnético en movimiento, como en un generador, crea electricidad.
El hecho de que no se pueda usar un imán como batería o viceversa es una de las razones por las que la gente tardó tanto en descubrir la conexión. Pero un poco de reflexión mostrará que esto no es prueba de que la teoría sea falsa. El papel está hecho de árboles. Una hoja de papel es fundamentalmente la misma "cosa" que un árbol. Pero no puedes construir una casa pegando hojas de papel, y no puedes escribir una carta en un árbol. El vapor y el hielo son la misma "cosa" fundamental, pero aparecen y actúan de manera muy diferente. Etc.
A veces, los mayores avances en la ciencia provienen del descubrimiento de que dos cosas que "se ven" diferentes son realmente la misma cosa, o diferentes formas o puntos de vista de la misma cosa.
Tengo un excelente ejemplo que ayudaría a tu intuición a comprender por qué la electricidad y el magnetismo son dos caras de la misma moneda.
Supongamos que hay 2 observadores. y y observador está en el suelo y observador es un ascensor que se mueve con cierta velocidad uniforme . Hay un cable infinitamente largo con corriente en él. Ahora, digamos, hay una carga que se mueve continuamente hacia arriba con una velocidad igual a paralelo al ascensor.
Con respecto al observador , la carga se mueve y experimenta una fuerza de Lorentz, y es atraída por el cable debido al campo magnético creado por el cable. Pero, con respecto al observador , la carga está en reposo y el campo magnético (si lo hay) no puede ejercer ninguna fuerza sobre la carga.
¡ Algo es definitivamente sospechoso aquí!
Reducimos a cero a dos alternativas:
1) O bien, las ecuaciones de Maxwell dependen del marco, es decir, son diferentes para diferentes marcos de referencia.
2) O bien, las ecuaciones de Maxwell son independientes del marco, es decir, son iguales en todas partes.
Los experimentos sugieren que el primer caso no es cierto y, por lo tanto, las ecuaciones de Maxwell toman la misma forma independientemente del marco elegido. De hecho, este mismo resultado llevó a la conclusión de que la velocidad de la luz es la misma en todos los fotogramas.
Toda la respuesta se reduce al hecho de que los fenómenos de la electricidad y el magnetismo son en realidad dos aspectos diferentes del mismo fenómeno: el electromagnetismo . Cuando se limitan a un determinado marco de referencia, los dos fenómenos se comportan de forma independiente. Esto lleva a un punto muy importante: la electricidad y el magnetismo están unificados.
Los materiales magnéticos son ferromagnéticos; es decir, tienen electrones que contribuyen al magnetismo, a través de su giro, movimiento. ¡No hacen que el material tenga un flujo de corriente o crean una diferencia de potencial en ellos para que fluyan las cargas!
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