Jordi Pereyra nos explica qué son los materiales ferromagnéticos, nos muestra ejemplos como el hierro o incluso unas galletas o el agua. A partir de ahí, nos plantea (y responde) la pregunta: ¿es posible hacer levitar a un ser humano?
La levitación parece arte de magia, pero en realidad todos los materiales reaccionan ante los campos magnéticos.
La levitación es un fenómeno que consiste en elevar un cuerpo y mantenerlo en el aire sin que nada lo toque. Además, es una de las bases de algunos de los inventos más sofisticados del mundo moderno. Tras este fenómeno se encuentran, en realidad, algunos factores físicos importantes y que merece la pena conocer.
En primer lugar, es imprescindible entender uno de los factores para que se produzca la levitación. Este es el campo magnético. Un campo magnético es en realidad una descripción matemática de una fuerza que afecta a los llamados materiales ferromagnéticos, como algunos metales o los imanes.
Materiales ferromagnéticos
El ferromagnetismo es una propiedad de algunos materiales que pueden presentar un campo magnético propio.
Las sustancias ferromagnéticas son fuertemente atraídas por el campo magnético. Estas sustancias muestran el magnetismo permanente incluso en ausencia de campo magnético. Las sustancias ferromagnéticas cambian a paramagnéticas cuando las sustancias se calientan a alta temperatura.
Tipos de materiales ferromagnéticos
Material ferromagnético no magnetizado
En cada material ferromagnético no magnetizado, los átomos forman dominios dentro del material. Los diferentes dominios tienen diferentes direcciones del momento magnético. Por tanto, el material permanece sin magnetizar.
Material ferromagnético magnetizado
Al aplicar un campo magnético externo a los dominios de ferromagnético no magnetizado, los dominios rotarán y se alinearán en la dirección del campo magnético, debido al carácter de dominio del material ferromagnético, incluso si se aplica un pequeño campo magnético da lugar a una gran magnetización. El campo magnético es mucho más grande que el campo magnético en dicho material. Los momentos magnéticos de los dominios son paralelos al campo magnético en el ferromagnetismo porque estos dominios también se alinean en la misma dirección.
Levitación
La ciencia actual solo conoce una forma de lograr una levitación real de modo que no se requiera ningún aporte de energía y la levitación pueda durar para siempre. Esta levitación hace uso del diamagnetismo, la capacidad de muchos materiales para expulsar una parte de un campo magnético externo. Los electrones en tales materiales reorganizan ligeramente sus órbitas para que expulsen el campo externo. Como resultado, los materiales diamagnéticos se repelen y son repelidos por fuertes campos magnéticos.
Los campos magnéticos se excluyen activamente de los superconductores (efecto Meissner). Si un pequeño imán se acerca a un superconductor, será repelido porque las supercorrientes inducidas producirán imágenes especulares de cada polo. Si se coloca un pequeño imán permanente sobre un superconductor, esta fuerza repulsiva puede hacer que levite. Las corrientes de levitación en el superconductor producen polos magnéticos efectivos que repelen y sostienen el imán.
Tipos de superconductores
Existen dos tipos de tipos de superconductores según se comportan en presencia de un campo magnético:
- Los superconductores de tipo I son aquellos superconductores que pierden su superconductividad muy fácil o abruptamente cuando se colocan en el campo magnético externo. Este fenómeno se denomina efecto Meissner. El efecto Meissner es una propiedad de los superconductores tan importante como la resistencia nula. La expulsión del campo magnético se debe a la formación de corrientes superficiales en el superconductor que crean un campo magnético igual y opuesto al campo externo. Si el campo magnético es suficientemente fuerte o la temperatura es alta se destruye la superconductividad y la levitación no ocurre.
- Los superconductores de tipo II son aquellos superconductores que pierden su superconductividad de forma gradual pero no fácil o abruptamente cuando se colocan en el campo magnético externo. En este caso, el superconductor atrapa parte del campo magnético. Para que pueda penetrar el campo magnético en los vórtices se destruye la superconductividad.
ACERCA DEL AUTOR
Jordi Pereyra
ACERCA DEL AUTOR
Jordi Pereyra es graduado en Ingeniería Mecánica por la Universidad Politécnica de Catalunya y autor del canal «Ciencia de Sofá».