Magnestismo

Magnetismo

Introducción

Para incorporarnos en el maravilloso mundo de las

Máquinas Eléctricas es fundamental conocer diferentes

fenómenos naturales muy sencillos que hacen que

funcionen muchos de los aparatos que ahora conocemos

tanto en la industria como en el hogar.

El magnetismo tiene que ver con fenómenos de

atracción y repulsión que se presentan con los imanes

y con los materiales ferromagnéticos, y el

electromagnetismo con fenómenos magnéticos que

aparecen cuando los conductores y bobinas son

recorridos por una corriente eléctrica.

El estudio de estas dos ciencias es importante, ya que aprovechando estos fenómenos

se pueden construir electroimanes, transformadores, motores, generadores de

electricidad como las dinamos y alternadores, altavoces, relés y contactores, cerraduras electromagnéticas, cocinas de inducción, detectores de metales, electroválvulas y un sin

fín más de aplicaciones.

Los imanes

Si tomamos un imán e intentamos acercar diferentes objetos

metálicos, podremos observar que éste atrae con fuerza sólo

aquellos objetos que sean de hierro o de acero. Este fenómeno

también se da con el níquel y el cobalto. A estos materiales que

son susceptibles de ser atraídos por un imán se les conoce por

el nombre de materiales ferromagnéticos.

Las aplicaciones de los imanes son muy variadas, ya que con

ellos se pueden producir fuerzas mecánicas considerables. Así,

por ejemplo se pueden utilizar como separadores magnéticos

que separan materiales magnéticos de no magnéticos. Otras

aplicaciones de los imanes son: pequeñas, micrófonos,

altavoces, aparatos de medida analógicos y pequeños motores

eléctricos de C.C.

Polos de un imán

Si depositamos una cantidad de limaduras de hierro sobre un imán recto como el de la

Figura 1, podremos observar que aparece una mayor concentración de éstas en los

extremos del imán. A su vez también se puede comprobar cómo esta concentración

disminuye hacia el centro, hasta desaparecer prácticamente en el centro.

A las zonas donde se produce la mayor atracción se las denomina polos magnéticos.

A la zona donde no hay atracción se la denomina línea neutra.

Brújula

Dado que en los imanes, los polos del mismo nombre desarrollan fuerzas de repulsión y

los de diferente nombre de atracción, mediante una brújula será fácil determinar los

nombres de los polos. Para ello bastará con acercar la brújula a unos de los polos del imán

y comprobar si existe atracción o repulsión del polo norte de la misma.

Clases de imanes

En la naturaleza se pueden encontrar imanes naturales, como la magnetita, que poseen

ciertas propiedades magnéticas. Ahora bien, si lo que deseamos es potenciar dichas

propiedades se pueden fabricar imanes artificiales a partir de substancias

ferromagnéticas. A su vez los imanes artificiales, o substancias magnetizadas,

dependiendo del tipo de substancia utilizada, una vez magnetizados pueden mantener

durante largo tiempo sus propiedades magnéticas (imanes permanentes) o sólo

cuando están sometidos a la acción de un campo magnético (imanes temporales). Como

ejemplo de imanes temporales tenemos al hierro puro y como imán permanente al

acero.

Mediante una sencilla experiencia se puede comprobar cómo al acercar un trozo de

acero (por ejemplo un destornillador) a un imán, queda magnetizado, apreciándose sus

propiedades de atracción aunque retiremos el imán de dicho trozo de acero. Sin embargo,

si utilizamos un trozo de hierro para la experiencia (por ejemplo un clavo de hierro), éste

manifiesta propiedades de atracción hacia otros materiales sólo cuando está bajo la

acción del campo magnético del imán; una vez retirado el imán, dicho trozo de hierro

pierde prácticamente todas las propiedades magnéticas adquiridas.

Para la construcción de imanes permanentes se utilizan aleaciones de: acerotungsteno,

acero-cobalto, acero al titanio, hierro-níquel-aluminio-cobalto y otras más. Los

imanes temporales son de gran utilidad para la construcción de núcleos para

electroimanes, motores, generadores y transformadores. En estos casos se emplea la

chapa de hierro aleada, por lo general, con silicio.

Teoría molecular de los imanes

Si rompemos un imán en dos, las dos partes resultantes son dos imanes completos con

sus polos correspondientes. Si volviésemos a romper una de estas partes obtendríamos

otros dos nuevos imanes. Este proceso se puede repetir multitud de veces hasta alcanzar

lo que vendremos a llamar molécula magnética.

Según esta teoría, se puede suponer que: Un imán está compuesto de moléculas

magnéticas perfectamente orientadas con los polos respectivos del imán (Figura 4). Un

trozo de hierro sin imantar está compuesto de moléculas magnéticas totalmente

desorientadas (Figura 5).

Gracias a esta teoría también podremos entender más fácilmente el comportamiento de

los materiales magnéticos utilizados para la elaboración de imanes permanentes y

artificiales. En el caso de los imanes permanentes, aparece una especie de rozamiento

interno entre las moléculas magnéticas que dificulta el retorno al estado inicial una vez

orientadas y magnetizadas. Al contrario, en los imanes temporales las moléculas

magnéticas se ordenan y desordenan con facilidad, en función de la influencia ejercida

por la acción de un campo magnético externo al mismo. Las propiedades magnéticas de

los imanes se ven alteradas por la temperatura, así por ejemplo, el hierro puro pierde

totalmente su magnetismo por encima de los 769 °C. Por otro lado, si golpeamos

fuertemente un trozo de acero imantado se puede modificar sus propiedades magnéticas.

Esto es debido a que los golpes pueden cambiar el orden de las moléculas magnéticas.

Campo magnético de un imán

Se puede decir que el campo magnético es el espacio, próximo al imán, en el cual son

apreciables los fenómenos magnéticos originados por dicho imán.

El campo magnético de un imán es más intenso en unas partes que otras. Así, por

ejemplo, el campo magnético adquiere su máxima intensidad en los polos, disminuyendo

paulatinamente según nos alejamos de ellos. Para poder hacernos una idea del aspecto

que tiene el campo magnético, o sea, de su espectro magnético, realiza la siguiente

experiencia:

Experiencia 1

Se toma un imán sobre el que se coloca un lámina

de plástico transparente y se espolvorea con

limaduras de hierro, procurando que queden

uniformemente repartidas por toda la superficie de

la lámina de plástico transparente. Las limaduras

de hierro se orientan sobre la misma dibujando la

forma del campo magnético (Figura 6).

Observa como hay más limaduras concentradas en los extremos y que existen unas

cadenas de limaduras formando unas líneas que van de un polo a otro. A estas cadenas

se las conoce por el nombre de líneas de fuerza del campo magnético.

Las líneas de campo se pueden dibujar tal como se muestra en la Figura 7. Las líneas de

fuerza únicamente representan la forma del campo magnético. Ahora bien, por motivos de

convencionalismos teóricos, se les da un sentido de circulación, de tal forma que se dice

que las líneas de campo salen por el polo norte del imán, recorren el espacio exterior y

entran por el polo sur. El sentido de circulación de estas líneas por el interior del imán es

del sur al norte.

La visualización de las líneas de campo resulta muy interesante, ya que conociendo su

dirección podemos determinar la polaridad de un determinado campo magnético.

En la Figura 8 se puede observar como cuando acercamos dos imanes por sus polos

iguales, las líneas de campo se repelen. Sin embargo, si acercamos dos imanes por sus

polos opuestos (Figura 9), las líneas de campo se establecen en la misma dirección y se

suman.

Electromagnetismo

Campo magnético creado por un conductor cuando es atravesado por una

corriente eléctrica

Los imanes producen un campo magnético considerable, pero

para ciertas aplicaciones éste resulta todavía muy débil. Para

conseguir campos más intensos utilizaremos bobinas fabricadas

con conductores eléctricos, que al ser recorridos por una corriente

eléctrica desarrollan campos magnéticos cuya intensidad

depende fundamentalmente de la intensidad de la corriente y del

número de espiras de la bobina.

Si nosotros espolvoreamos limaduras de hierro sobre una hoja de

papel que es atravesada por un conductor por donde circula una

corriente eléctrica (Figura 10), observaremos que las limaduras se

orientan y forman un espectro magnético de forma circular (Figura

Esto nos demuestra que cuando un conductor es atravesado por una corriente eléctrica, a

su alrededor aparece un campo magnético. Observando el espectro

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