Magnetismo Electromagnetismo
yohn9226 de Octubre de 2013
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MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO
Unidad 1 Magnetismo, electromagnetismo e
inducción electromagnética.
El magnetismo es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen
fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. El electromagnetismo
resulta de la relación que tiene el magnetismo y las cargas de la corriente
eléctrica.
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¿QUÉ ENCONTRAREMOS EN ESTE DOCUMENTO?
Magnetismo ................................................................................................................................................. 3
Introducción ............................................................................................................................................. 3
Los imanes ................................................................................................................................................. 4
Polos de un imán .................................................................................................................................... 4
Brújula ......................................................................................................................................................... 5
Clases de imanes .................................................................................................................................... 5
Teoría molecular de los imanes ........................................................................................................ 6
Campo magnético de un imán ......................................................................................................... 7
Electromagnetismo ................................................................................................................................... 9
Campo magnético creado por un conductor cuando es atravesado por una
corriente eléctrica ................................................................................................................................... 9
Campo magnético un conductor en forma de anillo ............................................................ 11
Campo magnético formado por una bobina ........................................................................... 12
Magnitudes magnéticas ................................................................................................................... 12
Los electroimanes ................................................................................................................................... 16
Los electroimanes ............................................................................................................................... 16
Aplicaciones prácticas de los electroimanes ............................................................................ 18
Enlaces de interés ................................................................................................................................... 23
Dónde podemos encontrar más información ......................................................................... 23
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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.
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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.
Figura 1
El magnetismo tiene que ver
con fenómenos de atracción
y repulsión que se
presentan con los imanes y
con los materiales
ferromágneticos.
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Brújula
Una brújula es una aguja imantada que puede girar libremente en su eje central
(Figura 2). Si dejamos girar libremente a la aguja imantada de una brújula, ésta se orientará
siempre con un extremo hacia el polo norte terrestre y el otro hacia el sur. De aquí proviene
el nombre de los polos de un imán. Al extremo de la aguja que se orienta hacia el norte
geográfico terrestre se le denomina polo norte, y al otro polo sur. (Figura 3).
Figura 2 Figura 3
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.
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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).
Figura 4 Figura 5
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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.
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