Partes de un imán

I.E. SANTO TOMÁS
GUIA DE APRENDIZAJE
Código:
CA-FO-03
Fecha:
15/11/2011
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http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/rc-66/rc-66.htm
http://html.rincondelvago.com/imanes_1.html
http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema9/index9.htm
Magnetismo
De Wikipedia, la enciclopedia libre
El magnetismo es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o
repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades
magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente
se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la
presencia de un campo magnético.
También el magnetismo tiene otras manifestaciones en
física, particularmente como uno de los dos componentes
de la onda electromagnética, como, por ejemplo, la luz.
Líneas de fuerza magnéticas de un imán de barra,
producidas por limaduras de hierro sobre papel.
Breve explicación del magnetismo
Cada electrón es por su naturaleza, un pequeño imán (véase Momento dipolar magnético electrónico).
Ordinariamente, innumerables electrones de un material están orientados aleatoriamente en diferentes
direcciones, pero en un imán casi todos los electrones tienden a orientarse en la misma dirección,
creando una fuerza magnética grande o pequeña dependiendo del número de electrones que estén
orientados.
Además del campo magnético intrínseco del electrón, algunas veces hay que contar también con el
campo magnético debido al movimiento orbital del electrón alrededor del núcleo. Este efecto es análogo
al campo generado por una corriente eléctrica que circula por una bobina (ver dipolo magnético). De
nuevo, en general, el movimiento de los electrones no da lugar a un campo magnético en el material,
pero en ciertas condiciones, los movimientos pueden alinearse y producir un campo magnético total
medible.
El comportamiento magnético de un material depende de la estructura del material y, particularmente,
de la configuración electrónica.
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Clasificación de los Materiales Magnéticos
Tipo de Material
Características
No magnético
No afecta el paso de las líneas de Campo magnético.
Ejemplo: el Vacío.
Diamagnético
Material débilmente magnético. Si se sitúa una barra magnética cerca de él, esta
lo repele.
Ejemplo: Bismuto (Bi), Plata (Ag), Plomo (Pb), Agua.
Paramagnético
Presenta un magnetismo significativo. Atraído por la barra magnética.
Ejemplo: Aire, Aluminio (Al), Paladio (Pd), Magneto Molecular.
Ferromagnético
Magnético por excelencia o fuertemente magnético. Atraído por la barra
magnética.
Paramagnético por encima de la temperatura de Curie
(La temperatura de Curie del hierro metálico es aproximadamente unos 770 °C).
Ejemplo: Hierro (Fe), Cobalto (Co), Níquel (Ni), Acero suave.
Antiferromagnético
No magnético aun bajo acción de un campo magnético inducido.
Ejemplo: Óxido de Manganeso (MnO2).
Ferrimagnético
Menor grado magnético que los materiales ferromagnéticos.
Ejemplo: Ferrita de Hierro.
Superparamagnético
Materiales ferromagnéticos suspendidos en una matriz dieléctrica.
Ejemplo: Materiales utilizados en cintas de audio y video.
Ferritas
Ferromagnético de baja conductividad eléctrica.
Ejemplo: Utilizado como núcleo inductores para aplicaciones de corriente alterna.
Tipos de materiales magnéticos
Existen diversos tipos de comportamiento de los materiales magnéticos: el ferromagnetismo, el
diamagnetismo y el paramagnetismo.
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En los materiales diamagnéticos, la disposición de los electrones de cada átomo es tal que se produce
una anulación global de los efectos magnéticos. Sin embargo, si el material se introduce en un campo
inducido, la sustancia adquiere una imantación débil y en el sentido opuesto al campo inductor.
Si se sitúa una barra de material diamagnético en el interior de un campo magnético uniforme e
intenso, esta se dispone transversalmente respecto de aquel.
Los materiales paramagnéticos no presentan la anulación global de efectos magnéticos, por lo que
cada átomo que los constituye actúa como un pequeño imán. Sin embargo, la orientación de dichos
imanes es, en general arbitraria, y el efecto global se anula.
Así mismo, si el material paramagnético se somete a la acción de un campo magnético inductor, el
campo magnético inducido en dicha sustancia se orienta en el sentido del campo magnético inductor.
Esto hace que una barra de material paramagnético suspendida libremente en el seno de un campo
inductor, se alinee con este.
El magnetismo inducido, aunque débil, es suficiente intenso como para imponer al efecto magnético.
Para comparar los tres tipos de magnetismo se emplea la razón entre el campo magnético inducido y
el inductor.
Magnetos temporales y permanentes
Un imán permanente conserva su magnetismo sin un campo magnético exterior, mientras que un imán
temporal sólo es magnético, mientras que esté situado en otro campo magnético. Inducir el
magnetismo del acero en los resultados en un imán permanente sino de hierro pierde su magnetismo
cuando la inducción de campo se retira. Un imán temporal como el hierro es un material adecuado
para los electroimanes. Magnets son hechas por acariciar con otro imán, la grabación, mientras que
fija en un campo magnético opuesta dentro de una solenoide bobina se suministra con una corriente
directa. Un imán permanente puede ser la remoción de los imanes de someter a la calefacción, fuertes
golpes o, colocarlo dentro de un solenoide se suministra con una reducción de corriente alterna.
Unidades
Unidades del SI relacionadas con el magnetismo
Tesla [T] = unidad de campo magnético
Weber [Wb] = unidad de flujo magnético
Amper [A] = unidad de corriente eléctrica, que genera campos magneticos
Otras unidades
 gauss, abreviado como G, es la unidad CGS de inducción magnética (B).
 Oersted, es la unidad CGS de campo magnético.
 Maxwell, es la unidad CGS de flujo magnético.
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Imán.
Un imán (del francés aimant) es un cuerpo o dispositivo con un campo magnético significativo, de
forma que tiende a alinearse con otros imanes (por ejemplo, con campo magnético terrestre).
Partes de un imán



Eje Magnético: barra de la línea que une los dos polos.
Línea neutra: Línea de la superficie de la barra que separa las zonas polarizadas.
Polos: Los dos extremos del imán donde las fuerzas de atracción son más intensas. Estos
polos son, el Polo Norte y el Polo Sur.
Magnetismo
Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por los antiguos griegos. Se dice que por primera vez se
observaron en la ciudad de Magnesia en Asia Menor, de ahí el término magnetismo. Sabían que
ciertas piedras atraían el hierro y que los trocitos de hierro atraídos, atraían a su vez a otros. Estas se
denominaron imanes naturales.
Fue Oersted quien evidenció en [1820]] por primera vez que una corriente genera un campo magnético
a su alrededor. En el interior de la materia existen pequeñas corrientes cerradas al movimiento de los
electrones que contienen los átomos; cada una de ellas origina un microscópico imán. Cuando estos
pequeños imanes están orientados en todas direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el
material no presenta propiedades magnéticas; y en cambio, si todos los imanes se alinean, actúan
como un único imán y en ese caso decimos que la sustancia se ha magnetizado.
Polos magnéticos
Líneas de fuerza de un imán, visualizadas mediante
limaduras de hierro extendidas sobre una cartulina.
Tanto si se trata de un tipo de imán como de otro, la
máxima fuerza de atracción se halla en sus extremos,
llamados polos. Un imán consta de dos polos,
denominados polo norte y polo sur. Los polos iguales
se repelen y los polos distintos se atraen. No existen
polos aislados (monopolo magnético), y por lo tanto, si
un imán se rompe en dos partes, se forman dos nuevos
imanes, cada uno con su polo norte y su polo sur,
aunque la fuerza de atracción del imán disminuye.
Entre ambos polos se crean líneas de fuerza, siendo estas líneas cerradas, por lo que en el interior del
imán también van de un polo al otro. Como se muestra en la figura, pueden ser visualizadas
esparciendo limaduras de hierro sobre una cartulina situada encima de una barra imantada; golpeando
suavemente la cartulina, las limaduras se orientan en la dirección de las líneas de fuerza.
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Polaridad de un imán
Para determinar los polos de un imán se considera la tendencia de éste a orientarse según los polos
magnéticos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural: el polo norte de un imán se orienta hacia
el polo sur magnético, que está próximo al polo norte geográfico, mientras que el polo sur del imán se
orienta hacia el polo norte magnético, que está próximo al polo sur geográfico. El ángulo comprendido
que entre la componente horizontal del campo magnético terrestre con el meridiano geográfico se
denomina declinación magnética.
Usos de los imanes.
Actualmente, podemos utilizar imanes que se encuentran en: altavoces, parlantes, aros para
auriculares, pegatinas (figuras que se adhieren a las neveras), brújulas, cierres para heladeras, llaves
codificadas, bandas magnéticas de tarjetas de crédito o débito, grúas magnéticas, bocinas, motores,
generadores, detectores de metales, transbordadores espaciales, así como también se usan en las
industrias, etc.
Definición de bobina o inductor
La bobina o inductor por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de
campo magnético
El símbolo de una bobina / inductor se muestra en el gráfico:
El inductor es diferente del condensador / capacitor, que almacena energía en
forma de campo eléctrico
Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magnético, siendo el
sentido de flujo del campo magnético, el que establece la ley de la mano derecha (ver
electromagnetismo).
Al estar el inductor hecho de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro del inductor
y cierra su camino por su parte exterior.
Una característica interesante de los inductores es que se oponen a
los cambios bruscos de la corriente que circula por ellas.
Esto significa que a la hora de modificar la corriente que circula por
ellos (ejemplo: ser conectada y desconectada a una fuente de
alimentación de corriente continua), esta intentará mantener su
condición anterior.
Este caso se da en forma continua, cuando una bobina está
conectada a una fuente de corriente alterna y causa un desfase entre
el voltaje que se le aplica y la corriente que circula por ella.
En otras palabras:
Inductancia, unidades
La inductancia mide el valor de oposición de la bobina al paso de la
corriente y se miden en Henrios (H), pudiendo encontrarse valores de
MiliHenrios (mH). El valor depende de:
- El número de espiras que tenga la bobina (a más vueltas mayor
inductancia,
o
sea
mayor
valor
en
Henrios).
- El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea
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mayor
valor
en
Henrios).
- La longitud del cable de que está hecha la bobina. - El tipo de material de que esta hecho el núcleo,
si es que lo tiene.
Aplicaciones de una bobina / inductor
- En los sistemas de iluminación con lámparas fluorescentes existe un
elemento adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama
balastro
- En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar
componentes de corriente alterna y solo obtener corriente continua en la
salida
- En muchos circuitos osciladores se incluye un inductor. Por ejemplo
circuitos RLC serie o paralelo
Notas: Bobina = Inductor
http://www.unicrom.com/tutoriales_componentes.asp