IMANES

Un imn es un material que tiene la capacidad de producir un campo magntico en su exterior, el que es capaz de atraer al hierro, as como tambin al nquel y al cobalto.Existen imanes de origen natural y otros fabricados de forma artificial. Generalmente, aquellos que son naturales manifiestan sus propiedades en forma permanente, como es el caso de la magnetita o Fe304. Los imanes artificiales se pueden crear a partir de la mezcla o aleacin de diferentes metales. La caracterstica de atraccin que poseen los imanes se hace ms potente y evidente hacia sus extremos o polos, los que son denominados norte y sur, ya que tienden a orientarse a los extremos de nuestro planeta, ya que sus polos son imanes naturales gigantes. As como sucede con los imanes, debido a los polos, en la Tierra, el espacio en el que se manifiesta la accin de los enormes imanes se denomina campo magntico. ste se representa a travs de lneas de fuerza. Las lneas de fuerza son trazos imaginarios de van de polo a polo, de norte a sur por fuera del imn y en sentido contrario por su parte interna.El magnetismo de los imanes se explica debido a las pequeas corrientes elctricas que se encuentran al interior de la materia. Estas corrientes se producen debido al movimiento de los electrones en los tomos, y cada una de ellas da origen a un imn microscpico. Si todos estos imanes se orientan en forma desordenada, entonces el efecto magntico se anula y el material no contar con esta propiedad. Por el contrario, si todos estos pequeos imanes se alinean, entonces actan como un solo gran imn, entonces la materia resulta ser magntica.Si se quiere lograr que un imn deje de ser magntico, entonces es necesario someterlo a la denominada temperatura Curie, es decir, a la temperatura precisa que cada tipo de imn requiere. Por ejemplo, un imn cermico deber ser sometido a una temperatura de 450C, mientras que para un imn de cobalto es necesario alcanzar los 800C.PARTES DE UN IMAN Eje magntico: barra de la lnea que une los dos polos. Lnea neutral: lnea de la superficie de la barra que separa las zonas polarizadas. Polos: los dos extremos del imn donde las fuerzas de atraccin son ms intensas. Estos polos son, el polo norte y el polo sur; (no deben confundirse con positivo y negativo) los polos iguales se repelen y los diferentes se atraen.

Es importante saber que todos los objetos magnticos tienen por pequeos que sean polos N y S, adems solo los polos opuestos se atraen y los iguales se repelen. Para determinar la polaridad de un imn se hace segn su tendencia a alinearse con los polos manticos de la Tierra, el polo N tiende a alinearse hacia e polo sur magntico que esta prximo al polo norte geogrfico y viceversa. Por eso la brujula seala el norte la parte N del iman. Hay imanes naturales, el mas conocido y con mayor campo magntico es la magnetita.POLARIDAD DE UN IMANPara determinar los polos de un imn se considera la tendencia de ste a orientarse segn los polos magnticos de laTierra, que es un gigantesco imn natural: el polo norte de un imn se orienta hacia elpolo surmagntico, que est prximo alpolo nortegeogrfico, mientras que el polo sur del imn se orienta hacia elpolonorte magntico, que est prximo al polo sur geogrfico. El ngulo comprendido entre la componente horizontal delcampo magntico terrestrey elmeridianogeogrfico se denominadeclinacin magntica.USOSLos imanes se utilizan de muy diversas formas:altavoceso parlantes, pegatinas (figuras que se adhieren a las neveras),brjulas, cierres para heladeras o congeladores, paredes magnticas, llavescodificadas,bandas magnticasdetarjetas de crditoo dbito, bocinas,motores, como un interruptor bsico, como detector de billetes falsos,generadores, detectores de metales, para el cierre de mobiliario, Algunos de estos aparatos se pueden daar si se les aplica una cierta cantidad de magnetismo opuesto.

FUERZAS ENTRE IMANES Las fuerzas entre imanes las llamamos fuerzas magnticas, y son fuerzas a distancia. Para explicar cmo se transmiten estas fuerzas recurrimos al concepto de campo magntico. Definimos el campo magntico como la perturbacin que ste produce alrededor suyo, y es la causa de las fuerzas que aparecen sobre los imanes. Inicialmente se trat de modelizar la fuerza magntica entre imanes naturales por una expresin del tipo:---------(a)Donde:son las "masas magnticas" o "cargas magnticas" que dependeran del tamao de los imanes., la distancia media entre los polos.Sin embargo, la anterior expresin slo resulta til para casos con imanes con formas geomtricas sencillas que permitan identificar los polos y que se encuentren convenientemente alineados. Otros dos problemas an ms serios son que la forma anterior no es fcilmente generalizable a polos desalineados, ni tampoco parece fcil calcular el valor de la "masa magntica" a partir de las caractersticas microscpicas del material.El caracter complejo de la "masa magntica" se refleja entre otras cosas en el hecho de que se ve afectado por la temperatura, un material ferromagntico normal deja de ser magntico a una temperatura superior a latemperatura de Curie. Lo cual refleja que el efecto magntico de los imanes no es una propiedad intrnseca sino un efecto dependiendo de la agitacin trmica de los tomos y electrones que configuran internamente el material.La fuerza entre dos imanes puede calcualrse exactamente si se conoce ladensidad de corrienteequivalente en el interior de los mismos mediante la expresin:

------(b)Donde:, son las densidades de corriente en cada uno de los imanes., son los vectores directores sobre puntos del interior de cada uno de los dos imanes., son los volmenes ocupados por los dos imanes.r es lapermeabilidad magntica.Comparando (a) con (b) puede verse que los valores dedepende de una manera muy compleja de la distribuicin interna de las corrientes en los dos imanes. Para distancias grandes comparadas con el tamao de los imanes la fuerza dada por (b) puede aproximarse por la fuerza entre dosdipolos magnticos:---- (c)Donde:, son los momentos dipolares magnticos de los imanes que son vectores alineados con la lnea que va desde el polo sur al polo norte del imn., son el vector de posicin relativa y la distancia entre los imanes.

Para dos imanes alineados esta fuerza resulta ser:

Si los dos momentos estn alineados paralelamente(lo cual corresponde a que los dos polos de diferente signo estn ms prximos) la fuerza es atractiva, en cambio si los imanes estn alineados antiparalelamente (con lo cual dos polos del mismo signo sern los ms prximos) la fuerza es repulsiva.CAMPO MANGETICO DE UN IMAN

IMAN PERMANENTE

Los imanes permanentes son una parte importante de nuestra tecnologa moderna, y estn siendo cada vez ms utilizados.Un imn es permanente (usualmente llamado duro) si por si solo soporta un flujo utilizable en el entrehierro de un dispositivo, y es blando si solo lo puede hacer con la ayuda de una excitacin elctrica externa. Un buen imn permanente debe producir un alto flujo magntico con baja masa, y debe ser estable frente a influencias externas que podran desmagnetizarlos. Las propiedades que deseamos de un imn permanente son tpicamente establecidas en trminos de la remanencia y coercitividad de los materiales magnticos.Diversas propiedades de los imanes permanentes son consideradas para su diseo, pero una caracterstica muy importante es la curva de desmagnetizacin, que determina, en principio, su habilidad para una tarea especfica. Su forma contiene informacin acerca de cmo el imn se comportar frente a condiciones de operacin dinmicas y estticas.

MATERIALES PARA IMANES PERMANENTESFerrita CermicaEl material para imanes permanentes ms utilizado ampliamente es la clase conocida como ferritas. Estos sonimanes con finas partculas producidos por mtodos depulvimetalurgia, por lo que tambin son conocidos comoferritas cermicas. Durante su produccin, el polvo debeser refinado hasta obtener partculas de aproximadamente el tamao de un dominio, lo que significa que las ferritas cermicas basan su magnetismo permanente en la anisotropa magneto-cristalina. Este mecanismo produce un imn con una coercitividad muy grande y una forma lineal en la curva de B vs H en el segundo cuadrante, lo cual es muy deseable para la mayora de las aplicaciones incluyendo motores elctricos.AlnicoComo hemos mencionado anteriormente, una partcula estirada exhibira un aumento en la coercitividad en su eje mayor, fenmeno conocido como anisotropa de forma.Este es el mecanismo predominante en imanes permanentes de Alnico, en el cual partculas magnticas estiradas precipitan en la matriz de una aleacin de Al-Ni-Fe-Co. Son producidos por mtodos de fundicin y de pulvimetalurgia, dependiendo de la aplicacin. Por lo general estos imanes resultan ser duros y frgilesTierras RarasEl trmino tierras raras es usualmente aplicado a aquellos elementos que tienen nmero atmico desde 58 hasta 71. Estos materiales son muy utilizados para la fabricaciones de imanes permanentes metlicos.El comportamiento metlico de estos materiales se debe en gran parte a los electrones desapareados en el nivel 4f.La tabla de abajo contiene datos acerca de algunos materiales utilizados como imanes permanentes. La coercitividad y la remanencia son medidos en Tesla. Adems de estos dos trminos, un factor de calidad para imanes permanentes es (BB0/0)max. Un valor alto de esta cantidad implica que un flujo magntico requerido puede obtenerse con un pequeo volumen del material, haciendo el dispositivo ms liviano y compacto.

ELECTROIMAN

Un electroimn es un tipo particular de imn en el que el campo magntico se produce mediante el flujo de unacorriente elctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente. Tal efecto se consigue mediante el contacto de dos metales; uno en estado neutro y otro formado por un cable enrollado sobre el primero y atravesado por dicha corriente.El tipo ms simple de electroimn es un trozo de alambreenrollado. Una bobina con forma de tubo recto (parecido a untornillo) se llamasolenoide, y cuando adems se curva de forma que los extremos coincidan se denominatoroide. Pueden producirse campos magnticos mucho ms fuertes si se sita un ncleo de materialparamagnticooferromagntico(normalmentehierro dulceoferrita, aunque tambin se utiliza el llamadoacero elctrico) dentro de la bobina. El ncleo concentra el campo magntico, que puede entonces ser mucho ms fuerte que el de la propia bobina.Los campos magnticos generados por bobinas se orientan segn laregla de la mano derecha. Si los dedos de la mano derecha se cierran en torno a la direccin de la corriente que circula por la bobina, el pulgar indica la direccin del campo dentro de la misma. El lado del imn del que salen las lneas de campo se define como polo norte.Adems, dentro de la bobina se crean corrientes inducidas cuando sta est sometida a un flujo variable. Estas corrientes son llamadascorrientes de Foucaulty en general son indeseables, puesto que calientan el ncleo y provocan una prdida de potenciaLos electroimanes se usan en muchas situaciones en las que se necesita un campo magntico variable rpida o fcilmente. Muchas de estas aplicaciones implican la defleccin dehaces de partculas cargadas, como en los casos deltubo de rayos catdicosy elespectrmetro de masa.COMPONENTESLos electroimanes son los componentes esenciales de muchos interruptores, siendo usados en los frenos y embragues electromagnticos de los automviles. En algunos tranvas, los frenos electromagnticos se adhieren directamente a los rieles. Se usan electroimanes muy potentes en gras para levantar pesados bloques de hierro y acero, y para separar magnticamente metales enchatarrerasycentros de reciclaje. Lostrenes de levitacin magnticausan poderosos electroimanes para flotar sin tocar la pista. Algunos trenes usan fuerzas atractivas, mientras otros emplean fuerzas repulsivas.Los electroimanes se usan en losmotores elctricosrotatorios para producir uncampo magntico rotatorioy en losmotores linealespara producir un campo magntico itinerante que impulse laarmadura. Aunque la plata es el mejor conductor de la electricidad, el cobre es usado ms a menudo debido a su relativo bajo costo, y a veces se emplea aluminio para reducir el peso.Calcular la fuerza sobre materialesferromagnticoses, en general, bastante complejo. Esto se debe a las lneas de campo de contorno y a las complejas geometras. Puede simularse usandoanlisis de elementos finitos. Sin embargo, es posible estimar la fuerza mxima bajo condiciones especficas. Si el campo magntico est confinado dentro de un material de alta permeabilidad, como es el caso de ciertas aleaciones de acero, la fuerza mxima viene dada por:

Donde: Fes la fuerza ennewtons; Bes el campo magntico enteslas; Aes el rea de las caras de los polos enm; es lapermeabilidad magnticadel espacio libre.En el caso del espacio libre (aire),, siendo la fuerza por unidad de rea (presin):, paraB= 1 tesla, paraB= 2 teslas

En uncircuito magnticocerrado:

Donde: Nes el nmero de vueltas del cable en torno al electroimn; Ies la corriente enamperios; Les la longitud del circuito magntico.Sustituyendo, se obtiene:

Por su fuerza se usan para levantar contenedores de ms de 25 Toneladas, ms el peso de la carga y vehculos.Para construir un electroimn fuerte, se prefiere un circuito magntico corto con una gran superficie. La mayora de los materiales ferromagnticos se saturan sobre 1 a 2 teslas. Esto sucede a unaintensidad de campode787 amperiosvueltas/metro.Por esta razn, no hay motivos para construir un electroimn con una intensidad de campo mayor. Los electroimanes industriales usados para levantar peso se disean con las caras de ambos polos en un lado (el inferior). Eso confina las lneas de campo para maximizar el campo magntico. Es como un cilindro dentro de otro. Muchosaltavocesusan una geometra parecida, aunque las lneas de campo son radiales al cilindro interior ms perpendicular a la cara.Electroimn e imn permanente:

La principal ventaja de un electroimn sobre un imn permanente es que el campo magntico puede ser rpidamente manipulado en un amplio rango controlando la cantidad de corriente elctrica. Sin embargo, se necesitan unas fuentes continuas de energas elctricas para mantener el campo.

Cuando una corriente pasa por la bobina, pequeas regiones magnticas dentro del material, llamados dominios magnticos se alinean con el campo aplicado, haciendo que la fuerza del campo magntico aumente. Si la corriente se incrementa, todos los dominios terminarn alinendose, condicin que se denomina saturacin. Cuando el ncleo se satura, un mayor aumento de la corriente slo provocar un incremento relativamente pequeo del campo magntico. En algunos materiales, algunos dominios pueden realinearse por s mismo. En este caso, parte del campo magntico original persistir incluso despus de que se retire la corriente, haciendo que el ncleo se comporte como un imn permanente. Este fenmeno, llamado remanencia, se debe a la histresis del material, de la que anteriormente hemos hablado. Aplicar una corriente alterna decreciente a la bobina, retirar el ncleo y golpearlo o calentarlo por encima de su punto de Curie reorientar los dominios, haciendo que el campo residual se debilite o desaparezca.

BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Electroim%C3%A1n http://www.ib.cnea.gov.ar/nmayer/monografias/2008/Adolfo%20Rais%20-%20Imanes%20Permanentes.pdf http://electroimn.blogspot.com/ http://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/ele.yelectro/t4_electromagnetismo.pdf