Imanes Artificiales
Un imán es un material capaz de
producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también puede atraer
al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma
permanente pueden sernaturales,
como la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes
metales. Podemos decir que un imán permanente es
aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado. Un imántemporal no conserva su
magnetismo tras haber sido imantado.
En
un imán la capacidad de atracción es mayor en sus extremos o polos. Estos polos
se denominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse según los polos
geográficos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural.
Características de los imanes (polos de un imán):
Los polos opuestos se atraen y los polos iguales se repelen
Es imposible aislar los polos magnéticos de un imán.
No es posible, obtener un imán con un solo polo magnético (semejante a
un cuerpo cargado con electricidad de un solo signo).
Un imán es un dipolo magnético.
La función de un electroimán, es justamente, lo que señala su nombre. Un
electroimán, es un imán, que funciona como tal en la medida que pase corriente
por su bobina. Dejan de magnetizar, al momento en que se corta la corriente. Un
electroimán, es compuesto en su interior, por un núcleo de hierro. Núcleo al
cual, se le ha incorporado un hilo conductor, recubierto de material aislante,
tal como la seda o el barniz. Hilo que tiene que ir enrollado en el núcleo,
para que el electroimán funcione. Otra manera de hacer funcionar un
electroimán, es de la manera contraria. Cesando el paso de la corriente, por su
núcleo. Esto sucede, cuando un electroimán, cuenta con un núcleo de acero. Con
lo cual, queda funcionando al igual, que un imán corriente.
El electroimán fue desarrollado por el inglés, William Sturgeon,
el 1825. El cual, junto con otros personajes de la época, lograron desarrollar
varios adelantos en el campo de la electricidad en el siglo XIX.
William Sturgeon enrolló 18 espiras de alambre conductor alrededor de
una barra de hierro dulce que dobló para que tuviera la forma de una herradura.
Al conectar los extremos del cable una batería, el hierro se magnetizó y pudo
levantar un peso que era 20 veces mayor que el propio. Éste fue el primer
electroimán, es decir, un imán accionado por electricidad.
En 1829, el estadounidense Joseph Henry construyó un nuevo electroimán.
Para ello, enrolló espiras en una barra de hierro dulce de manera mucho mas
apretada y en mayor número que en el electroimán de William Sturgeon; de esta
manera, logró una mayor intensidad magnética. El electroimán se comporta de
manera equivalente a un imán permanecte, con la ventaja de que se
puede controlar su intensidad, ya sea cambiando la corriente que se le hace
circular o variando el numero de espiras de la bobina. Además, al cesar la
corriente, cuando se desconecta la batería desaparece el efecto magnético.
Con respecto al electroimán en sí, este puede ser utilizado, para
diversas tareas. Una de las más comunes, es en los timbres. Objetos que podemos
encontrar en todas las casas de nuestro país. La forma más común de
construirlos, en simulando una herradura. Esto se debe, ya que al aproximar los
dos polos del electroimán, o sea, el negativo y el positivo, el poder de
magnetismo del electroimán, se acrecienta.
Usos en la vida cotidiana: se utilizan en los embragues de los frenos de
los automóviles, también se usa en los trenes de alta velocidad en los
monitores de tv, etc.
Imanes Naturales
Un 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 (por encima de laTemperatura de Curie).
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.
Los
imanes son muy importantes para nuestra vida. Ya que los vemos wn mucho lugares
como en las neveras & demas
Los
imanes tienen dos tipos:
NATURALES:
Tienen la propiedad de atraer todas las sustancias magneticas. Su
caracteriztica de atrer hierros es natural & no es influida por los seres
humanos.
Estan
compuestos por el oxido de hierro
son
aquellos que se encuentran en la Tierra y que atraen al hierro. Denominados
magnetita , hoy sabemos que es hierro cristalino Fe3O4. Pero también la Tierra
es un imán natural.
Propiedades
Magnéticas
El
magnetismo es un fenómeno físico por la que los materiales ejercen fuerzas de
atracción o repulsión sobre otros..
Los electrones, son, por así decirlo, pequeños imanes. En
un imán todos los electrones tienen la misma orientación creando una fuerza
magnética.
Un material magnético, es aquel que presenta cambios físicos al estar expuesto
a un campo magnético.
Se pueden clasificar en 8 tipos, pero solo tres son los que definiremos en
profundidad.
|
Tipo de material
|
Características
|
|
No magnético
|
No afecta el paso de las líneas de campo magnético.
Ejemplo: el vacío. |
|
Presenta un magnetismo significativo. Atraído por la barra magnética.
Ejemplo: aire, aluminio (Al), paladio (Pd), magneto molecular. |
|
|
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. |
|
|
No magnético aún bajo acción de un campo magnético inducido.
Ejemplo: óxido de manganeso (MnO2). |
|
|
Menor grado magnético que los materiales ferromagnéticos.
Ejemplo: ferrita de hierro. |
|
|
Materiales ferromagnéticos suspendidos en una matriz
dieléctrica.
Ejemplo: materiales utilizados en cintas de audio y video. |
|
|
Ferromagnético de baja conductividad eléctrica.
Ejemplo: utilizado como núcleo inductores para aplicaciones de corriente alterna. |
Leyes magnéticas
Así como un conductor al que se le hace pasar corriente genera un campo
magnético, del mismo modo un imán puede generar una corriente eléctrica. Este
fenómeno no se conoce como inducción electromagnética y se estudia a través de
las leyes de Faraday y Lenz.
Faraday descubrió que se producen corrientes eléctricas cuando el efecto
magnético cambia. Cuanto mayor sea el cambio del flujo, mayor será el valor de
la corriente eléctrica que se induzca en el alambre conductor. La corriente
eléctrica generada por el efecto de un campo magnético variable se denomina
corriente inducida.
Si a una espira que esta conectada a un medidor de corriente eléctrica,
como un galvanómetro, se le acerca o aleja un imán el galvanómetro
indicara una lectura positiva o negativa de acuerdo con el movimiento
del imán Los mismo sucede si el imán se queda quieto y la
bobina se mueve. Pero si deja de moverse alguno, el galvanómetro no indica
ningún valor. Se dice que se induce una fuerza electromotriz (FEM), que será
mas intensa al avanzar o mover mas rápido el imán hacia el conductor,
el conductor hacia el imán o ambos.
LEYES MAGNETICAS
-Ley de Lorentz.
- Ley de Gauss.
-Ley de los polos de un imán.
-Ley de la inseparabilidad de los
polos magneticos.
Con base en los experimentos de Faraday, se concluye que:
Las corrientes inducidas se producen cuando se mueve un conductor en
sentido transversal a las líneas de flujo del campo magnético.
La inducción electromagnética da origen a una fuerza electromotriz (FEM)
y a una corriente eléctrica inducida como resultado de la variación del flujo
magnético debido al movimiento relativo entre conductor y un campo magnético.
|
La ley de Faraday se expresa matemáticamente por:
Donde:
E= fuerza electromotriz inducida en volts(V)
N=numero de espiras en una bobina
∆ϕ= cambio en el flujo magnético en webers(wb)
∆t= diferencial de tiempo en segundos
Michael Faraday, FRS, (Newington, 22 de septiembre de 1791 - Londres, 25
de agosto de 1867) fue un físico y químico británico que estudió el
electromagnetismo y la electroquímica.
En 1831 trazó el campo magnético alrededor de un conductor por el que
circula una corriente eléctrica (ya descubierta por Oersted), y ese mismo año
descubrió la inducción electromagnética, demostró la inducción de una corriente
eléctrica por otra, e introdujo el concepto de líneas de fuerza, para
representar los campos magnéticos. Durante este mismo periodo, investigó sobre
la electrólisis y descubrió las dos leyes fundamentales que llevan su nombre:
La masa de la sustancia liberada en una electrólisis es directamente
proporcional a la cantidad de electricidad que ha pasado a través del
electrolito masa = equivalente electroquímico, por la intensidad y por el
tiempo (m = c I t).
Las masas de
distintas sustancias liberadas por la misma cantidad de electricidad son
directamente proporcionales a sus pesos equivalentes.
Con sus investigaciones se dio un paso fundamental en el desarrollo de
la electricidad al establecer que el magnetismo produce electricidad a través
del movimiento.
Se denomina faradio (F), en honor a Michael Faraday, a la unidad de
capacidad eléctrica del SI de unidades. Se define como la capacidad de un
conductor tal que cargado con una carga de un culombio, adquiere un potencial
electrostático de un voltio. Su símbolo es F.
Motores
Un motor eléctrico es una máquina que
para producir el movimiento deseado resulta capaz de transformar
la energía eléctrica propiamente dicha en energía mecánica, todo
logrado a través de diferentes interacciones electromagnéticas.
Hay algunos motores eléctricos que son
reversibles, vale decir que pueden hacer el proceso inverso al mencionado
antes, es decir transformar la energía mecánica en energía eléctrica
pasando a funcionar como un auténtico generador.
Un caso muy común del uso de motores eléctricos de
tracción se da en el de las locomotoras que por lo general hacen las
dos tareas si es que se las equipa con frenos regenerativos.
A los motores eléctricos se los utiliza
además en instalaciones industriales, comerciales y hasta en
los domicilios particulares, pero también se los está implementando cada
vez con más frecuencia en los autos híbridos para aprovechar las
amplias ventajas que ofrece esta posibilidad.
Los principios de funcionamiento tanto en los motores de corriente alterna como los de corriente directa son básicamente los mismos, indicando que si un conductor por el cual circula la corriente eléctrica está dentro del radio de acción de un campo magnético, éste tenderá a desplazarse de forma perpendicular a las líneas de acción del campo magnético, generando de ese modo el movimiento deseado.
Funcionamiento
Las escobillas comunican la electricidad sobre el conmutador, y éste al del cable de cobre que genera un campo magnético. Que hace que el un lado del imán atraiga a la bobina de un lado y al mismo tiempo lo repela del otro. Cuando se tendría que quedar quieta, el conmutador hace que el flujo de la corriente sea el contrario con lo que la bobina que era atraída pasa a ser repelida y la que era repelida pasa a ser atraída.
Fue invnetado por Michael Faraday, en Inglaterra en el año de 1821
.
Aplicaciones en la vida cotidiana
El motor eléctrico tiene infinidad de aplicaciones
y de echo se usa en muchas como por ejemplo, el motor de una batidora, el motor
de una lavadora, el motor de un frigorífico, el motor de un ventilador, etc.
También existe motor Trifásicos, de corriente continua, de alterna, de los
cuales hablaremos de los motores de corriente alterna.
Generadores
Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una
diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos,
terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a
transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue
por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos
sobre una armadura (denominada también estator). Si mecánicamente se produce un
movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generara una fuerza
electromotriz (F.E.M.).
Durante 1831 y 1832, Michael Faraday descubrió que un conductor mecánico
moviéndose en un campo magnético generaba una diferencia de potencial.
Aprovechando esto, construyó el primer generador electromagnético.
El dinamo fue el primer generador eléctrico apto para uso industrial.
Pues fue el primero, basado en los principios de Faraday, fue quien construido
en 1832 por el fabricante francés de herramientas Hipólito Pixii..Uno de
los usos más comunes que se le dio a la dinamo fue el de generador de energía eléctrica
para el automóvil. A medida que, desde principios del siglo XX, los automóviles
se iban haciendo más complejos, se demostró que los sistemas de generación de
energía eléctrica con los que se contaba (principalmente magnetos) no eran lo
suficientemente potentes para las necesidades del vehículo.
Usos comunes de un generador
Uno de los principales usos de la dinamo es la utilización de la energía
hidroeléctrica, de esta forma el agua hace rotar las turbinas conectadas al eje
de la dinamo, produciendo electricidad y aprovechando esta fuente de energía
inagotable. Han sido ampliamente utilizadas por los ciclistas durante años.
Gracias a la dinamo, que genera energía eléctrica, los ciclistas han podido
circular por las noches por la carretera con una mínima iluminación. En
realidad, las denominadas dinamos de bicicleta, son alternadores; ya que
consisten en un imán, solidario al eje de giro, y una bobina estática, sin
delgas, ni escobillas, que rectifiquen la corriente. La corriente así producida
es alterna y no continúa, a pesar de ello, tradicionalmente, se les ha llamado
dinamo
Ejemplo de un generador de corriente alterna.
Transformadores
Es un dispositivo que convierte la energía
eléctrica alterna de un cierto de nivel de voltaje, en energía alterna de otro
nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Está
constituido por dos o más bobinas de alambre, aisladas entre sí eléctricamente
por lo general arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material
ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo
magnético común que se establece en el núcleo.
El primer transformador fue, de hecho, construido por Faraday cuando
realizó los experimentos en los que descubrió la inducción electromagnética. El
aparato que usó fueron dos bobinas enrolladas una encima de la otra . Al variar
la corriente que circulaba por una de ellas, cerrando o abriendo el
interruptor, el flujo magnético a través de la otra bobina variaba y se inducía
una corriente eléctrica en la segunda bobina. Pues bien, este dispositivo es
precisamente un transformador.
La aplicación más común de un transformador es para elevar o disminuir
tensión, siempre en corriente alternada, en corriente continua un transformador
no funciona.
Hay otras aplicaciones de los transformadores, por ejemplo en antiguos
aparatos de audio, había transformadores de salida, drivers, adaptadores de
impedancia, etc.
*En equipos transmisores de amplitud modulada, usaban los llamados transformadores de modulación.
*En equipos transmisores de amplitud modulada, usaban los llamados transformadores de modulación.
*En los receptores de radio, era muy común el llamado vulgarmente
transformador de parlante el cuál adaptaba la impedancia de salida de la
valvula amplificadora a la impedancia del parlante.
¨*El llamado fly back en los televisores son transformadores a una
tensión muy alta ( 25.000 V.), en los mismos televisores hay transformadores
llamados chopper en la fuente de alimentación, al igual que en las fuentes de
alimentación de las computadoras.
Todos ellos usan núcleo, que pueden ser de hierro silicio o de
ferrite.En la red de energía, se usan transformadores que son de gran porte
para manejar las potencias en juego.
Esas son algunas de las aplicaciones de los transformadores.
