Imán, Imanes, Magnetismo
¿La fuerza de atracción de dos imanes es igual que la fuerza de repulsión?
La fuerza de atracción entre imanes es ligeramente superior a la de repulsión. Esto se debe a la orientación de los imanes elementales en el imán. Conforme aumenta la distancia, tanto la fuerza de atracción como la de repulsión de los imanes se reducen considerablemente. Cuando dos imanes iguales entran en contacto, la fuera de atracción entre dos polos diferentes es entre un 5 y un 10% más fuerte que la fuerza de repulsión entre dos polos iguales. Cuanto mayor sea la regularidad con la que estén orientados los imanes elementales, mayor será la "fuerza" del imán.
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Descripción de materiales magnéticos
El imán es un cuerpo o dispositivo con un magnetismo significativo, de forma que atrae a otros imanes o metales ferromagnéticos (por ejemplo, hierro, cobalto, níquel y aleaciones de estos). Puede ser natural o artificial. Los imanes naturales mantienen su campo magnético continuo, a menos que sufran un golpe de gran magnitud o se les aplique cargas magnéticas opuestas o altas temperaturas.
Tipos de imanes
Los imanes pueden ser naturales o artificiales, o bien, permanentes o temporales. Un imán natural es un mineral con propiedades magnéticas. Un imán artificial es un cuerpo de material ferromagnético al que se ha comunicado la propiedad del magnetismo. Un imán permanente está fabricado en acero imantado. Un imán temporal, pierde sus propiedades una vez que cesa la causa que provoca el magnetismo. Un electroimán es una bobina (en el caso mínimo, una espiral) por la cual circula corriente eléctrica.
- Imanes naturales; la magnetita es un potente imán natural, tiene la propiedad de atraer todas las sustancias magnéticas. Su característica de atraer trozos de hierro es natural. Está compuesta por óxido de hierro. Las sustancias magnéticas son aquellas que son atraídas por la magnetita.
- Imanes artificiales permanentes;las sustancias magnéticas que al frotarlas con la magnetita, se convierten en imanes, y conservan durante mucho tiempo su propiedad de atracción.
- Imanes artificiales temporales; aquellos que producen un campo magnético sólo cuando circula por ellos una corriente eléctrica. Un ejemplo es el electroimán.
Usos en la actualidads
Los imanes se utilizan de muy diversas formas: en discos duros, altavoces, imanes para nevera, brújulas, cierres para nevera o congeladores, paredes magnéticas, llaves codificadas, bandas magnéticas de tarjetas de crédito o débito, bocinas, motores, un interruptor básico, generadores, detectores de metales, para el cierre de mobiliario. Algunos de estos aparatos pueden dañarse si se les aplica una cierta cantidad de magnetismo opuesto.
Partes de un imán
- Eje magnético: barra de la línea que une los dos polos.
- Línea neutral: 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; (no deben confundirse con negativo y positivo ) los polos iguales se repelen y los diferentes se atraen. Por lo tanto, no hay atracción entre negativo y negativo o positivo y positivo, sino que hay atracción de positivo a negativo.
Magnetismo
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 eléctrica genera un campo magnético a su alrededor. En el interior de la materia existen pequeñas corrientes relacionadas 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 se dice que la sustancia se ha magnetizado.
Polos magnéticos
Si se trata tanto 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 (véase 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.
Polaridad de un imán
Para determinar los polos de un imán se considera la tendencia de este a orientarse según los polos magnéticos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural: el polo norte del imán se orienta hacia el polo sur magnético (ubicado próximo al polo Norte geográfico), que en un sentido estrictamente magnético es un polo sur. El polo sur de un imán se orienta hacia el polo norte magnético (ubicado próximo al polo Sur geográfico), que en un sentido estrictamente magnético es un polo norte. De manera práctica, para determinar qué polo de un imán es el norte y cual es el sur, no es necesario usar el campo magnético de la Tierra. Por ejemplo, un método consiste en comparar el imán con un electroimán, cuyos polos se pueden identificar usando la regla de la mano derecha. Las líneas de campo magnético, por convención, emergen desde el polo norte de un imán y entran por el polo sur. El ángulo comprendido entre el norte magnético local, indicado por una brújula, y el norte verdadero (o norte geográfico) se denomina declinación magnética.
Magnetización
La magnetización de un objeto es el valor local de su momento angular-magnético por unidad de volumen, usualmente denotado M, con unidades A/m. Es un campo vectorial, más allá que simplemente un vector (como el momento magnético), porque las diferentes secciones de una barra magnética generalmente están magnetizadas con diferentes direcciones y fuerzas. Una buena barra magnética puede tener un momento magnético de magnitud 0,1 A·m² y de volumen de 1 cm³, o 0,000001 m³; por tal razón el promedio de la magnitud de magnetización es de 100 000 A/m. El acero puede tener una magnetización de alrededor de un millón de A/m.
Forma de magnetizar una sustancia
Colocando el material en un fuerte campo magnético producido por un imán permanente o por una corriente eléctrica, o cuando el material tiene propiedades magnéticas y al fundirlo (ej. acero o lava basáltica) se enfría en la presencia de algún campo magnético.
Temperatura
La sensibilidad a la temperatura varía, pero cuando un imán se calienta a una temperatura conocida como punto Curie, pierde todo su magnetismo, incluso después de enfriarse por debajo de esa temperatura. Sin embargo, los imanes a menudo se pueden volver a magnetizar. Además, algunos imanes son frágiles y pueden fracturarse a altas temperaturas. La temperatura máxima utilizable es más alta para imanes de álnico a más de 540 ° C (1,000 ° F), alrededor de 300 ° C (570 ° F) para ferrita y SmCo, aproximadamente 140 ° C (280 ° F) para NIB y más baja para cerámicas flexibles. , pero los números exactos dependen del grado del material.
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