MAGNETISMO
sQué SON LOS IMANES
Un imán (del
francés aimant) es un cuerpo o dispositivo con un campo magnético (que atrae o
repele otro imán) significativo, de forma que tiende a juntarse con otros
imanes (por ejemplo, con campo magnético terrestre).
Partes del 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 positivo y negativo) los polos iguales se repelen y los
diferentes se atraen.
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 ferro
magnético al que se ha comunicado la propiedad del magnetismo.
Un imán permanente está fabricado en acero imanado.
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
espira) por la cual circula corriente eléctrica.
QUE ES UN ELECTROIMAN…
Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo
magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica,
desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente.
En 1819, el físico danés Hans Christian Ørsted descubrió que una corriente
eléctrica quecircula por un conductor produce un
efecto magnético que puede ser detectado con la ayuda de una brújula. Basado en sus observaciones, el electricista británico William
Sturgeon inventó el electroimán en 1825. El primer electroimán era un trozo de hierro con forma de herradura envuelto por una
bobina enrollada sobre él. Sturgeon demostró su potencia levantando 4 kg con un trozo de hierro de 200 g envuelto en cables por los que
hizo circular la corriente de una batería. Sturgeon podía regular su
electroimán, lo que supuso el principio del uso de la energía eléctrica en
máquinas útiles y controlables, estableciendo los cimientos para las
comunicaciones electrónicas a gran escala.
sCuáles son las propiedades magnéticas
El comportamiento magnético esta determinado por las interacciones entre
dipolos magnéticos, estos dipolos a su vez están dados por la estructura
electrónica del
material. Por lo tanto, al modificar la micro estructura, la
composición o el procesamiento se pueden alterar las propiedades magnéticas.
Los conceptos que definen los efectos de un campo magnético en un material son
Concepto Definición
Momento magnético. Intensidad de campo magnético asociado con el electrón.
Permeabilidad magnética. El material amplifica o
debilita el efecto del
campo magnético.
Magnetización. Representa el incremento en la
inducción magnética debida al material del núcleo.
Susceptibilidad magnética. Es la
relación entre la magnetización y elcampo aplicado, proporciona la amplificación
dada por el material.
Así, cuando se acerca un campo magnético a un conjunto de átomos es posible
observar diversas reacciones
- Diamagnetismo: El campo magnético influye en los momentos magnéticos de los
electrones dentro del
átomo y produce un dipolo para todo los átomos. Estos dipolos
se oponen al campo magnético, haciendo que la magnetización sea menor a cero.
- Paramagnetismo: Debido a la existencia de electrones no apareados, a cada
átomo se le asocia un momento magnético neto, causado
por el giro de los electrones. Cuando se aplica un
campo magnético, los dipolos se alinean con él, resultando una magnetización
positiva. Pero, dado que los dipolos no interactúan, para
alinearlos se requieren campos magnéticos extremadamente grandes. Además, en cuanto se elimina el campo, el efecto se pierde.
- Ferromagnetismo: Es causado por los niveles de energía parcialmente ocupados del nivel 3d del hierro, el níquel y el cobalto. Consiste
en la fácil alineación de los dipolos permanente no apareados con el campo
magnético aplicado, debido a la interacción de intercambio o al refuerzo mutuo
de los dipolos. Esto significa que aún con campos magnéticos pequeños se
obtienen magnetizaciones importantes, con permeabilidad relativa de hasta 106.
- Antiferromagnetismo: Los momentos magnéticos producidos en dipolos vecinos se
alinean en el campo magnético oponiéndose unos a otros, aún cuando laintensidad
de cada dipolo sea muy alta. Esto produce una
magnetización nula.
- Ferrimagnetismo: Se da principalmente en materiales cerámicos, donde
diferentes iones crean momentos magnéticos distintos, causando que, en un campo
magnético los dipolos de ion A pueden alinearse con el campo, en tanto que los
dipolos del ion B pueden oponérsele. Como las
intensidades de los dipolos son distintas, el resultado será una magnetización
neta. Así, los materiales con este tipo de
comportamiento pueden dar una buena intensificación del campo aplicado.
sCUALES SON LAS LEYES MAGNETICAS
LEY DE FARADAY. En 1831 Faraday
descubrió la inducción electromagnética, y el mismo año demostró la inducción
de una corriente eléctrica por otra. Durante este mismo periodo
investigó los fenómenos de la electrólisis y descubrió dos leyes fundamentales
Que la masa de una sustancia depositada por una corriente eléctrica en una
electrólisis es proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por el
electrólito.
Que las cantidades de sustancias electrolíticas depositadas
por la acción de una misma cantidad de electricidad son proporcionales a las
masas equivalentes de las sustancias.
También demostró que un recinto metálico (caja o jaula
de Faraday) forma una pantalla eléctrica. Sus experimentos en
magnetismo le llevaron a dos descubrimientos de gran importancia. Uno
fue la existencia del
diamagnetismo y el otro fue comprobar que un campo magnético tiene fuerza para
girar elplano de luz polarizada que pasa a través de ciertos tipos de cristal.
LEY DE LENZ. Cuando una corriente empieza a circular
por un conductor, se genera un campo magnético que
parte del
conductor. Este campo atraviesa el propio conductor e induce en él una
corriente en sentido opuesto a la corriente que lo causó. En un
cable recto este efecto es muy pequeño, pero si el cable se arrolla para formar
una bobina, el efecto se amplía ya que los campos generados por cada espira de
la bobina cortan las espiras vecinas e inducen también una corriente en ellas.
MOTOR ELECTRICO Y SUS PARTES…
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que
transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones
electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden
transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a
menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.
Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales,
comerciales y particulares. Pueden funcionar
conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en
automóviles se están empezando a utilizar en vehículos
híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.
Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el
mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el
que circula unacorriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo
magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción
del campo magnético.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente
eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades
magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el
estátor, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un
campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético
potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el
conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha
energía es comunicada al exterior mediante un
dispositivo llamado flecha.
sQUE ES UN GENERADOR Y SUS PARTES
Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de
mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos
(llamados polos, terminales o bornes) transformando 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 estátor). Si mecánicamente se produce un
movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza
electromotriz (F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de
Faraday.
Aunque la corriente generada escorriente alterna, puede ser
rectificada para obtener una corriente continua. En el diagrama adjunto
se observa la corriente inducida en un generador
simple de una sola fase. La mayoría de los generadores de corriente alterna son
de tres fases.
El proceso inverso sería el realizado por un motor
eléctrico, que transforma energía eléctrica en mecánica.
No sólo es posible obtener una corriente eléctrica a partir de energía mecánica
de rotación sino que es posible hacerlo con cualquier otro tipo de energía como
punto de partida. Desde este punto de vista más amplio, los generadores se
clasifican en dos tipos fundamentales
 Primarios: Convierten en energía eléctrica la energía de otra naturaleza
que reciben o de la que disponen inicialmente, como alternadores, dinamos, etc.
 Secundarios: Entregan una parte de la energía eléctrica que han recibido
previamente, es decir, en primer lugar reciben energía de una corriente
eléctrica y la almacenan en forma de alguna clase de energía. Posteriormente, transforman nuevamente la energía.
sQué SON LOS TRANSFORMADORES Y SUS PARTES
Se denomina transformador o trafo (abreviatura), a un
dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un
circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia
que ingresa al equipo, en el caso de un transformador
ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las
máquinas reales presentan un pequeñoporcentaje de
pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
El transformador es un dispositivo que convierte la
energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de
otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética. Está
constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí
eléctricamente y por lo general enrolladas 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.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción
electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas
devanadas sobre un núcleo cerrado, fabricado bien sea de hierro dulce o de
láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo
magnético. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según
correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión,
respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este
caso, puede existir un devanado 'terciario', de menor tensión que el
secundario
Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario,
circulará por éste una corriente alterna que creará a su vez un campo magnético
variable. Este campo magnético variable originará, por inducción
electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en los extremos del
devanado secundario.
