Zer da elektromagnetismoa?

Lehenik eta behin, elektromagnetismoa zer den ulertzeko, magnetismoa aztertuko dugu. Magnetismoa, zenbait substantziek (burdina adibidez) duten propietatea da eta beste hainbat substantzia erakarri edo aldaraztea ahalbidetzen die.

Imanak propietate magnetikoak dituzten materialak edo substantziak dira eta naturalak edo artifizialak izan daitezke. Iman natural guztien artean ezagunena magnetita izeneko minerala da. Hala ere, XIX. mendetik aurrera, korronte elektrikoek ere imanen antzeko propietateak dituztela dakigu.

Material ferromagnetiko bat iman batekin kontaktuan jartzen denean iman artifiziala lortzen da. Fenomeno honi imantazioa deitzen zaio eta imana material ferromagnetiko horretatik urruntzen denean, substantzia hori imanduta gera daiteke. Zenbait kasutan, propietate hori betirako mantentzen da eta beste kasu batzuetan aldiz, propietate horrek denbora-epe bat irauten du. 

Edozein imanetan ipar eta hego polo izeneko bi gune daude. Horietan jarduera magnetikoak nabarmenagoak izaten dira eta imanaren muturretan aurkitzen dira.

Hari baten bidez iman bat bere grabitate-zentrotik zintzilikatzen bada, beti norabide berdinerantz orientatzen da, poloetako bat iparralderantz eta bestea hegoalderantz. Honen arrazoia imanaren poloak Lurreko polo magnetikoen arabera lerrokatzen direla da. Honekin lotuta, imanen arteko interakzioen propietate funtsezkoenetako bat polo berdinak elkar aldaratzean eta polo ezberdinen arteko erakarpenean oinarritzen da. Iman baten poloak bereiztezinak dira. Izan ere, iman bat bi zatitan banatzen denean, ez dira lortzen ipar poloa alde batetik eta hego poloa bestetik. Bai zati batean, bai bestean bi poloak egongo dira hortaz, bi iman lortuko ditugu. 1820. urtean Oersted izeneko zientzialariak aurkikuntza oso interesgarria egin zuen: korronte elektrikoak iparrorratzen orratz imandua desbideratzeko gai direla. Honen ondorioz frogatu zenez, korronte elektrikoak imanek sortzen dituzten efektu berbera eragiteko gai dira.

Behin iman bat zer den dakigula, eremu magnetikoa da azaldu beharreko bigarren kontzeptua. Eremu mota hau iman batek dagokion esparruan eragiten duen agitazioa edo perturbazioa da. Hau da, imana inguratzen duen gunea da, zeinetan iman horrek dituen efektu magnetikoak nabarmenak dira, nahiz eta gure zentzumenentzat oharkabean pasatzen diren.

 Eremu magnetikoa aztertu ahal izateko eremu-lerroak erabiltzen ditugu. Hau da, imanaren barruko hego polotik ipar poloraino eta imanaren kanpoko ipar polotik hego poloraino doazenak. Lerro hauen bidez ezagutu daitezke, adibidez, eremu magnetikoaren intentsitatea eta norabidea.

Hau guztia kontutan hartuta, elektromagnetismoa fenomeno elektrikoen eta fenomeno magnetikoen arteko lotura aztertzen duen elektrizitatearen atala bezala definitu daiteke. Lotura honen aurkikuntzaren meritua Hans Christian Oersted fisikari daniarrari dagokio. Honek ikusi eta aztertu zuen lehen aldiz orratz magnetiko bat korronte elektrikorik gabeko hari eroale zuzenarekiko ipar-hego noranzko paraleloan ezartzen denean, korronte elektrikoa ez dela aldatzen. Baina, aldiz, eroalean zehar korronte elektrikoa pasatzen hastean, orratz magnetikoa desbideratu egiten da eta hari eroalearekiko norabide perpendikular baterantz orientatzen da. Hari eroalean zehar korrontea eteten bada, orratza hasierako posiziora itzultzen da. Esperimentu honen ondorio bezala ulertu daiteke korronte elektrikoa hari eroalean zehar pasatzean eremu magnetikoa eratzen dela.

Azaldutako kasuan, eraturiko eremu magnetikoaren balioa korronte elektrikoaren intentsitatearen eta korronte elektrikoari dagokion eroalearen formaren araberakoa izango da. Hari eroale zuzenaren kasuan eremu magnetiko biribila sortuko da hariaren inguruan, hariarekiko perpendikularra delarik. Aldiz, espiral erako hari eroalearekin, eremu magnetikoa biribila izaten da eta eremu magnetikoaren norabidea eta noranzkoa korronte elektrikoaren noranzkoaren araberakoa da.

Eremu magnetikoaren eraginaren beste adibide oso argia funtzionatzen ari den telebista baten pantailan antzeman dezakegu. Pantailara iman txiki bat hurbiltzen badugu, imanaren alboan irudien formak eta koloreak distortsionatzen direla ikusiko dugu. Hori gertatzen da iman horren eremu magnetikoak telebistaren pantaila fluoreszentean talka egiten ari diren elektroiak desbideratzen dituelako.

Elektroimanetan, bobinen aplikazio oso komuna aurkitzen da. Hauek bobina bat eratzen dute, zeinetan bere barne korronte elektrikoa ibiltzen den. Bobina honek nukleo ferromagnetikoa hartzen du barne eta bobinan barrena korronte elektrikoa ibiltzen denean, burdinazko nukleo hori behin-behineko imana bihurtzen da. Zenbat eta espiral gehiago ekarri bobinak, orduan eta handiagoa izango da imanaren eremu magnetikoa.

 Elektromagnetismoa zer den eta nola funtzionatzen duen ikusi dugunez, indar elektromagnetikoa aztertzen hasiko gara. Aipaturiko karga elektrikoa higitzen den bitartean, bere inguruan eremu elektrikoa eta eremu magnetikoa sortzen dira. Horren ondorioz, eremu magnetiko honek bere jarduera erradioan aurkitzen den beste edozein karga elaktrikotan eragingo du eremu magnetikoa sortzen duen indar hori indar elektromagnetikoa delarik. Korronte elektrikoa daraman eta eremu magnetikoa zeharkatzen duen hari eroale zuzena dugunean, hariaren gainean indarra eragiten da. Hori gertatzearen arrazoia honakoa da: eremu magnetikoak jarduneko karga elektrikoetan indarrak eragiten dituela. Hari eroale zuzenaren ordez espira laukizuzen bat kokatzen denean, bi indar azalduko dira alde bietan finkatuta, eremu magnetikoarekiko perpendikularki, balio berdinekoak eta noranzko ezberdinekoak direlarik. Honek ez du lekualdatzerik eragingo, horren ordez bere ardatzaren inguruan biratuko baita.

Azkenik, esan behar da gaur egun elektromagnetismoak gero eta erabilpen gehiago dituela bai eguneroko bizitzarako -hala nola Japonian sortu diren eremu magnetiko bidezko tren hegalariak- eta bai ikerkuntza mailan ere. Azken honen adibide haundiena CERN laborategia da, zeinetan Higgs-en bosoia aurkitzea lortu zen.

David ETXEBERRIA

Batxilergoko 2. maila

Sarrera honek 2. #KulturaZientifikoa Jaialdian parte hartzen du