Mostra la font per a Magnetisme

{{Redirecció3|Magnètica|el videojoc per a Nintendo DS|Actionloop}}
{{Electromagnetisme|secció=}}
[[Fitxer:VFPt cylindrical magnet.svg|miniatura|Línies de força a un imant de barra]]

En [[física]], el '''magnetisme''' és un dels aspectes de l'[[electromagnetisme]], que és una de les forces fonamentals de la naturalesa (juntament amb la [[gravetat]], la [[força nuclear forta]] i la [[força nuclear dèbil]]).

La manifestació més coneguda del magnetisme és la [[força]] d'atracció o repulsió que actua entre els materials [[ferromagnètic]]s com el [[ferro]], el [[níquel]], el [[cobalt]] i els seus [[aliatges]].<ref>{{GEC|0240259}}</ref> Però en realitat tots els materials són influenciats per la presència d'un [[camp magnètic]], si es disposa dels instruments de mesura adequats és possible observar efectes més subtils del magnetisme, com [[paramagnetisme]] i [[diamagnetisme]], a qualsevol tipus de [[matèria]]. Recentment, aquests efectes han proporcionat claus importants per a comprendre l'estructura atòmica de la [[matèria]].

Des de l'antiguitat s'ha constatat la interacció entre el ferro o minerals com la [[magnetita]] amb el [[camp magnètic terrestre]], la [[Terra]] es comporta com un [[imant]] gegantí amb dos pols magnètics, de manera que com el [[pol Nord]] d'un [[imant]] tendeix a apuntar al [[pol Sud]] d'un altre, les [[Brúixola|brúixoles]] tendeixen a alinear la seva agulla imantada amb els pols terrestres.<ref>{{Ref-llibre|títol=Un planeta blau: Successos geològics i problemes ambientals de la Terra|url=https://books.google.cat/books?id=ZLDkV9ELusQC&pg=PA37&dq=terra+imant+gegant&hl=ca&sa=X&ved=2ahUKEwiaqMSD0oz6AhVGXhoKHbTIBz8Q6AF6BAgyEAI#v=onepage&q=terra%20imant%20gegant&f=false|editorial=Universitat de València|data=2011-11-28|isbn=978-84-370-8241-7|llengua=ca|nom=Constantino Armesto|cognom=Ramón|pàgines=37}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20230416011327/https://books.google.cat/books?id=ZLDkV9ELusQC&pg=PA37&dq=terra+imant+gegant&hl=ca&sa=X&ved=2ahUKEwiaqMSD0oz6AhVGXhoKHbTIBz8Q6AF6BAgyEAI#v=onepage&q=terra%20imant%20gegant&f=false |date=2023-04-16 }}</ref>

Per als fenòmens estacionaris hom parla de [[magnetoestàtica]], per analogia amb l'[[electroestàtica]], mentre que per als fenòmens lligats al temps cal recórrer a una descripció unificada dels camps magnètics i els [[Camp elèctric|camps elèctrics]] atès que les forces magnètiques poden ser produïdes pel moviment de [[Partícula elemental|partícules]] [[Càrrega elèctrica|carregades]], com per exemple [[electrons]], aquesta descripció unificada són les [[equacions de Maxwell]] del [[1864]]. Aquesta descripció unificada de l'[[electromagnetisme clàssic]] abasta manifestacions del magnetisme com un dels dos components de les [[Radiació electromagnètica|ones electromagnètiques]] com la [[llum]].

== Origen del mot ==
La paraula significa «pedra de [[Magnèsia del Sipilos|Magnèsia]]», l'antiga [[Antiga Grècia|ciutat grega]] –avui a Turquia– on a l'antiquitat clàssica hi havia un conegut jaciment de pedres magnètiques.<ref>{{Ref-llibre|cognom=Bruguera i Talleda|nom=Jordi|enllaçautor=Jordi Bruguera i Talleda|cognom2=Fluvià i Figueras|nom2=Assumpta|enllaçautor2=1|capítol=magnet|títol=Diccionari etimològic|editorial =Enciclopèdia Catalana|lloc=Barcelona|data=1996 (2004, 4a edició)|pàgines=562|isbn=9788441225169}}</ref>

{{VT|Camp magnètic|equacions de Maxwell|moment magnètic|magnetoestàtica|parets de Bloch}}
== Història ==
Els fenòmens magnètics es coneixien ja a l'[[antiga Grècia]]. Es diu que per primera vegada es van observar a la ciutat de [[Magnèsia del Meandre]] a [[Àsia Menor]], d'aquí el vocable: magnetisme. Sabien que certes pedres (magnetita) atreien el ferro, i que els trossos de ferro atrets eren capaços, alhora, d'atreure'n d'altres. Aquestes pedres es van anomenar imants naturals.

El primer a estudiar el fenomen del magnetisme va ser [[Tales de Milet]], filòsof [[Antiga Grècia|grec]] que va viure entre 625 aC i 545 aC.<ref>{{Cita web | url = http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/more_stuff/E%26M_Hist.html | título = Historical Beginnings of Theories of Electricity and Magnetism | fechaacceso = 31 de mayo de 2007 | idioma = inglés | archive-url = https://web.archive.org/web/20080315042431/http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/more_stuff/E%26M_Hist.html | archive-date = 2008-03-15 }}</ref> A la Xina, la primera referència a aquest fenomen es troba en un manuscrit del {{segle|IV|a|a}} titulat ''Llibre de l'amo de la vall del diable'': «La magnetita atrau el ferro cap a si o és atreta per aquest».<ref>[[Li Shu-hua]], "Origine de la Boussole 11. Aimant et Boussole", ''Isis'', Vol. 45, No. 2. (jul., 1954), p. 175.</ref> El primer esment és sobre l'atracció d'una agulla que apareix en una feina feta entre els anys 20 i 100 de la nostra era: «La magnetita atrau l'agulla».

El científic [[Shen Kua]] (1031-1095) va escriure sobre la [[brúixola]] d'agulla magnètica i va millorar la precisió en la navegació emprant el concepte astronòmic del [[nord]] absolut. Cap al {{segle|XII||s}} els xinesos ja havien desenvolupat la tècnica prou com per utilitzar la brúixola per millorar la navegació. [[Alexander Neckam]] va ser el primer europeu a aconseguir desenvolupar aquesta tècnica el 1187.

[[Petrus Peregrinus|Petrus Peregrinus de Maricourt]], va ser un estudiós francès del {{segle|XIII||s}} que va realitzar experiments sobre magnetisme i va escriure el primer tractat existent sobre les propietats dels imants. El seu treball destaca per contenir la primera discussió detallada d'una [[brúixola]]. El cosmògraf espanyol [[Martín Cortés de Albacar]], format a Saragossa ia l'escola de pilots de [[Cadis]], va descobrir i va situar el [[pol nord magnètic]] a [[Groenlàndia]] en 1551 per als navegants espanyols i anglesos (el seu llibre va ser traduït i molt reimprès a Anglaterra) facilitant així considerablement la navegació. [[Galileo Galilei]] i el seu amic [[Francesco Sagredo]] es van interessar pel magnetisme encastant un bon tros de roca magnètica de més de quilo i mig en un bell artefacte de fusta. La [[magnetita]] es disposava de tal manera que, a manera d'imant, atreia una bola de ferro de gairebé quatre quilos de pes; però la manca d'aplicacions pràctiques i econòmiques de l'invent va descoratjar més experimentació per part d'aquests científics italians destacats.<ref>Lozano Leyva, Manuel. [http://sociedad.elpais.com/sociedad/2013/11/06/actualidad/1383735368_500824.html «¿Sabías que Galileo menospreció el magnetismo por razones económicas?» 6 de noviembre de 2013.] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170506075924/http://sociedad.elpais.com/sociedad/2013/11/06/actualidad/1383735368_500824.html |date=2017-05-06 }} ''El País''.</ref> En 1600 el metge i físic [[William Gilbert]] va publicar a Londres la seva obra ''[[De magnete]], magneticisque corporibus, et de magno magnete tellure; Physiologia noua, plurimis & argumentis, & experimentis demostrata'' ("Sobre l'imant i els cossos magnètics i sobre el gran imant la Terra"), que va establir les bases de l'estudi profund del magnetisme consignant les característiques i tipologies dels imants i realitzant tota mena d'experiments acuradament descrits. Va observar que la màxima atracció exercida per els imants sobre els trossos de ferro es realitzava sempre a les zones anomenades "pols" de l'imam. materials en [[Conductor elèctric|conductor]]s i [[Aïllant elèctric|aïllant]]s i va idear el primer [[electroscopi]]. Va descobrir la [[imantació]] per influència i va ser el primer a percebre que la imantació del ferro es perd en escalfar-lo al vermell. Va estudiar la inclinació d'una agulla magnètica concloent que la Terra es comporta com un gran imant.

El coneixement del magnetisme es va mantenir limitat als imants fins que el 1820 [[Hans Christian Ørsted]], professor de la [[Universitat de Copenhaguen]], va descobrir que un fil conductor sobre el qual circulava un corrent exercia una pertorbació magnètica a la seva al voltant capaç de moure una agulla magnètica situada en aquest entorn.<ref>{{Cita web |url=http://www.mailxmail.com/curso/excelencia/historia_fisica/capitulo8.htm |título=Historia de la física. |fechaacceso=27 de septiembre de 2007 |fechaarchivo=2 de marzo de 2009 |urlarchivo=https://web.archive.org/web/20090302013843/http://www.mailxmail.com/curso/excelencia/historia_fisica/capitulo8.htm |deadurl=yes |archive-url=https://web.archive.org/web/20090302013843/http://www.mailxmail.com/curso/excelencia/historia_fisica/capitulo8.htm |archive-date=2009-03-02 }}</ref> Molts altres experiments van seguir amb [[André-Marie Ampère]], [[Carl Friedrich Gauss]], [[Michael Faraday]] i altres que van trobar vincles entre el magnetisme i l'electricitat. [[James Clerk Maxwell]] va sintetitzar i va explicar aquestes observacions en les seves [[equacions de Maxwell]], unificant el magnetisme i l'electricitat en un sol camp, l'[[electromagnetisme]]. En 1905, Albert Einstein Einstein va usar aquestes lleis per comprovar la seva teoria de la [[relativitat especial]];<ref>Einstein, A. [http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/ «On the Electrodynamics of Moving Bodies.» 30 de junio de 1905.] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20130114170140/http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/ |date=2013-01-14 }}</ref> en el procés va mostrar que els camps elèctrics i magnètics són dues cares de la mateixa moneda, el [[tensor de camp electromagnètic]].

== Física del magnetisme ==
=== Imants i materials magnètics ===
{{article principal|Imant}}
Cada electró és un petit imant, cada un dels incomptables electrons que formen la [[matèria]] és orientat en una direcció aleatòria de manera que no hi ha una direcció privilegiada, i no hi ha cap efecte, però en el cas d'un imant els electrons són orientats en la mateixa direcció, per tant actuen de manera cooperativa creant un camp magnètic net.

En addició al camp magnètic intrínsec dels electrons, de vegades hi ha la presència d'un altre que és el resultat del seu moviment orbital entorn el [[nucli atòmic]]. Aquest efecte és anàleg al cas del camp magnètic que es genera entorn una espira de fil conductor pel que circula un [[corrent elèctric]] ([[dipol elèctric]]). També en aquest cas el moviment dels electrons és tal que normalment no es produeix un camp net que es pugui manifestar, però en condicions determinades el moviment pot esdevenir alineat i produir un camp magnètic mesurable.

El comportament magnètic total d'un material pot variar àmpliament en funció de la seva estructura i, en particular, de la seva [[configuració electrònica]]. Algunes de les formes de comportament magnètic que han estat observades a la matèria són:

=== Magnetisme, electricitat i relativitat especial ===
Com a conseqüència de la teoria de la [[relativitat especial]] d'[[Albert Einstein]], l'electricitat i el magnetisme s'entenen com fenòmens lligats, cadascun per separat no tindrien sentit des del punt de vista de la relativitat especial a causa dels efectes de la [[contracció de Lorentz]], la [[dilatació del temps]] i el fet que el camp magnètic depèn de la velocitat. Tanmateix quan ambdós fenòmens es consideren plegats, la teoria resultant de l'[[electromagnetisme]] és totalment consistent amb la relativitat especial. En particular, un fenomen que pot mostrar-se totalment elèctric a un observador, pot mostrar-se totalment magnètic a un altre, o dit de manera més general, la contribució relativa de l'electricitat i el magnetisme és dependent del [[sistema de referència]]. La relativitat especial mostra una interdependència entre magnetisme i electricitat (electromagnetisme) que és similar a la que mostra per l'espai i el temps ([[espaitemps]]).

=== Camps magnètics i forces ===
[[Fitxer:Magnet0873.png|miniatura|Llimadures de ferro alineades entorn d'un [[imant]], seguint el seu camp magnètic]]

El fenomen del magnetisme es manifesta per mitjà dels [[Camp magnètic|camps magnètics]], per exemple, un [[corrent elèctric]] o un dipol magnètic crea un camp magnètic, que al seu torn afecta a les partícules que són al camp.

Una bona aproximació són les [[equacions de Maxwell]], que ignora els efectes quàntics (vegeu [[electrodinàmica quàntica]]) i que en el cas dels corrents estacionaris se simplifica a la [[llei de Biot-Savart]]. Aquestes equacions descriuen l'origen i el comportament dels camps que governen aquestes forces. Per tant, el magnetisme és vist en tot moment com [[Càrrega elèctrica|partícules carregades]] que són en [[moviment]]; per exemple, a partir del moviment dels electrons a un corrent elèctric o, en certs casos, a partir del moviment orbital dels electrons al voltant de nucli atòmic. També apareix a partir dels dipols ''intrínsecs'' que sorgeixen per efecte quàntic, com per exemple a partir de l'[[espín]].

Les mateixes situacions que creen camps magnètics, càrregues en moviment a un corrent o a un àtom i els dipols magnètics intrínsecs, són també a les que es manifesten els seus efectes creant una [[força]]. La fórmula que hi ha a continuació correspon a les càrregues en moviment, per a les forces a un [[dipol magnètic|dipol]] intrínsec.

Quan una partícula carregada es mou a través d'un camp magnètic ''B'', nota una força ''F'' que vindrà donada pel [[producte vectorial]]:

:<math>\vec{F} = q \vec{v} \times \vec{B}</math>

on
:<math>q\,</math> és la [[càrrega elèctrica]] de la partícula,
:<math>\vec{v} \,</math> és el vector [[velocitat]] de la partícula, i 
:<math>\vec{B} \,</math> és el camp magnètic.

Com es tracta d'un producte vectorial, la força és [[perpendicular]] als moviments de la partícula i del camp magnètic.

La conseqüència que se segueix és que la força magnètica no fa [[Treball físic|treball]] sobre la partícula; pot canviar la direcció del seu moviment, però no pot fer que vagi més ràpida o que s'alenteixi. La magnitud de la força serà

:<math>F = q v B \sin\theta\,</math>

on <math>\theta \,</math> és l'angle entre els vectors <math>\vec{v} \,</math> i <math>\vec{B} \,</math>.
[[Fitxer:Rechte-hand-regel.jpg|miniatura|Regla de la mà dreta]]

Una eina per determinar la direcció del vector velocitat d'una càrrega en moviment, el camp magnètic i la força que exerceix és considerar el dit índex com a ''V'', el dit cor com a ''B'' i el dit polze com a ''F'' a la mà dreta. Si es posen els dits com a la imatge de la dreta, representen els vectors velocitat, camp i força respectivament.

La [[llei de Lenz]], formulada pel físic [[Alemanya|alemany]] [[Heinrich Lenz ]]el [[1834]], dona la direcció de la [[força electromotriu]] (fem) induïda i del corrent resultant de la [[inducció electromagnètica]].

== Tipus de materials magnètics ==
Hi ha diversos tipus de comportament dels materials magnètics, sent els principals el ferromagnetisme, el diamagnetisme i el paramagnetisme.

Als materials diamagnètics, la disposició dels electrons de cada àtom és tal, que es produeix una anul·lació global dels efectes magnètics. Tot i això, si el material s'introdueix en un camp induït, la substància adquireix una imantació feble i en el sentit oposat al camp inductor.

Si se situa una barra de material diamagnètic a l'interior d'un camp magnètic uniforme i intens, aquesta es disposa transversalment respecte d'aquell.

Els materials paramagnètics no presenten l'anul·lació global d'efectes magnètics, per tant, cada àtom que els constitueix actua com un petit imant. Tanmateix, l'orientació dels imants és, en general, arbitrària, i l'efecte global s'anul·la.

Així mateix, si el material paramagnètic se sotmet a l'acció d'un camp magnètic inductor, el camp magnètic induït en aquesta substància s'orienta en el sentit del camp magnètic inductor.

Això fa que una barra de material paramagnètic suspesa lliurement al si d'un camp inductor s'alineï amb aquest.

El magnetisme induït, encara que feble, és prou intens per imposar a aquest efecte magnètic. Per comparar els tres tipus de magnetisme es fa servir la raó entre el camp magnètic induït i l'inductor.

La branca de la química que estudia les substàncies de propietats magnètiques interessants és la [[magnetoquímica]].

=== Electroimants ===
Un electroimant és un imant fet de filferro elèctric bobinat al voltant d'un material magnètic com el ferro. Aquest tipus d'imant és útil en els casos en què un imant ha d'estar encès o apagat, per exemple, les grues grans i pesades per aixecar ferralla d'automòbils.

Per al cas de [[corrent elèctric]] es desplacen a través d'un cable, el camp resultant es dirigeix d'acord amb la ''[[norma de la mà dreta]]''. Si la mà dreta s'utilitza com un model, i el polze de la mà dreta al llarg del cable de positiu cap al costat negatiu ("convencional actual", a la inversa de la direcció del moviment real dels electrons), llavors el camp magnètic fa una recapitulació de tot el cable a la direcció indicada pels dits de la mà dreta. Com es pot observar geomètricament, en cas d'un bucle o [[Hèlix (geometria)|hèlix]] de cable, està format de tal manera que l'actual és viatjar en un [[cercle]], a continuació, totes les línies de camp al centre del bucle es dirigeixen a la mateixa direcció, la qual cosa dóna una magnètica [[Dipol magnètic|dipol]] la força del qual depèn de l'actual en tot el bucle, o l'actual en l'hèlix multiplicat pel nombre de voltes de filferro. En el cas d'aquest bucle, si els dits de la mà dreta es dirigeixen a la direcció del flux de corrent convencional (és a dir, el positiu i el negatiu, la direcció oposada al flux real dels electrons), el polze apuntarà a la direcció corresponent al pol nord del dipol.

=== Imants temporals i permanents ===
Un imant permanent conserva el seu magnetisme sense un [[camp magnètic]] exterior, mentre que un imant temporal només és magnètic, sempre que estigui situat en un altre camp magnètic. Induir el magnetisme de l'acer als resultats en un imant de ferro, perd el magnetisme quan la inducció de camp es retira. Un imant temporal com el ferro és un material adequat per als electroimants. Els imants són fets per acariciar amb un altre imant, l'enregistrament, mentre que fixa en un camp magnètic oposat dins d'una bobina, se subministra amb un corrent directe. Un imant permanent pot perdre el seu magnetisme en ser sotmès a la calor, a cops forts, o col·locar-lo dins d'un solenoide se subministra amb una reducció de corrent altern.

== Referències ==
{{Referències}}

== Bibliografia addicional ==
{{refbegin|30em}}
* {{Ref-llibre|ref=harv|cognom=Du Trémolet de Lacheisserie | nom= Étienne |author2=Damien Gignoux |author3=Michel Schlenker | títol= Magnetism: Fundamentals | editor= Springer |any=2005 |pàgines=3–6 | url = https://books.google.com/books?id=MgCExarQD08C&pg=PA3 | isbn = 978-0-387-22967-6}}
* {{Ref-llibre|ref=harv|cognom=Cheng|nom=David K. | títol=Field and Wave Electromagnetics | editor=Addison-Wesley Publishing Company, Inc. |any=1992 |isbn=978-0-201-12819-2}}
* {{Ref-llibre|ref=harv|cognom=Furlani|nom=Edward P.| títol=Permanent Magnet and Electromechanical Devices: Materials, Analysis and Applications | editor=Academic Press |any=2001 |isbn=978-0-12-269951-1 | oclc=162129430}}
* {{Ref-llibre|ref=harv| cognom=Griffiths |nom=David J.|títol=Introduction to Electrodynamics (3rd ed.)| editor=Prentice Hall |any=1998 |isbn=978-0-13-805326-0 | oclc=40251748}}
* {{Ref-llibre|ref=harv|cognom=Kronmüller|nom=Helmut|títol=Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials, 5 Volume Set|url=https://archive.org/details/handbookofmagnet0001unse| editor=John Wiley & Sons|any=2007 |isbn=978-0-470-02217-7 | oclc=124165851}}
* {{Ref-llibre|ref=harv|cognom=Purcell|nom=Edward M.|títol=Electricity and magnetism|any=2012|editor=Cambridge Univ. Press|lloc=Cambridge|isbn=9781-10701-4022|Edició=3rd}}
* {{Ref-llibre|ref=harv|cognom=Tipler|nom=Paul| títol=Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics (5th ed.) |url=https://archive.org/details/physicsforscient0002tipl| editor=W.H. Freeman |any=2004 |isbn=978-0-7167-0810-0 | oclc=51095685}}

{{refend}}
{{Commonscat}}
{{Autoritat}}
{{Viccionari-lateral|magnetisme}}

[[Categoria:Magnetisme| ]]