Imanes

Electrónica. Naturales. Artificiales. Partes. Interacción. Galvanómetro. Solenoide. Faraday. Electroimán. Corriente. Brújula

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IMANES

Un imán es toda sustancia que posee o ha adquirido la propiedad de atraer el hierro. Normalmente son barras o agujas imantadas de forma geométrica regular y alargada. Existen tres tipos de imanes:

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. Esta compuesta por óxido de hierro. Las sustancias magnéticas son aquellas que son atraídas por la magnetita.

Imanes artificiales permanentes.- Son las sustancias magnéticas que al frotarlas con la magnetita, se convierten en imanes, y conservan durante mucho tiempo su propiedad de atracción.

Imanes artificiales temporales.- Aquellos que producen un campo magnético sólo cuando circula por ellos una corriente eléctrica. Un ejemplo es el electroimán.

PARTES DE UN IMÁN

  • Eje Magnético.- Eje magnético de la barra de la línea que une los dos polos.

  • Línea neutra.- Línea de la superficie de la barra que separa las zonas polarizadas.

  • Polos.- Son los dos extremos del imán donde las fuerzas de atracción son más intensas. Son el polo norte y el polo sur.

INTERACCIÓN ENTRE IMANES

Los polos magnéticos del de diferente nombre se atraen; los del mismo nombre se repelen. Si se rompe un imán, cada uno de los trozos se comporta como nuevo imán, y presenta sus propios polos norte y sur. Cuando se aproxima una aguja imantada o brújula a un imán, el polo sur de la aguja se orienta hacia el polo norte debido a la atracción entre ambos. Es imposible separar los polos de un imán.

CAMPO MAGNÉTICO

Es la región del espacio en la que actúa una fuerza sobre una aguja imantada o sobre un imán. Un imán altera el espacio a su alrededor: pequeñas agujas imantadas o trozos de hierro, son atraídos por el imán, pero no experimenten ningún efecto en ausencia del mismo. Los campos magnéticos se representan mediante líneas de fuerza. El campo es más intenso en las regiones próximas a las líneas de fuerza (los polos).

GALVANÓMETRO

Formado por una bobina situada en un campo magnético. La bobina gira al circular la corriente eléctrica y lleva acoplado un resorte que se opone a su giro. Cuando el giro de la bobina se equilibra con la oposición ejercida por el resorte, la bobina se detiene en un cierto ángulo, que depende de la intensidad de la corriente eléctrica. Sus características son:

  • La intensidad máxima o valor de la intensidad de la corriente eléctrica.

  • La resistencia interna.

Tiene dos utilidades:

Amperímetro: utilizado para medir directamente la intensidad de corriente.

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Voltímetro: Se le acopla una resistencia en serie.

EXPERIENCIA DE OERSTED: CAMPO MAGNÉTICO PRODUCIDO POR CORRIENTE ELÉCTRICA

Un conductor rectilíneo está recorrido por una corriente eléctrica. En las proximidades del conductor se sitúa una aguja imantada paralela al conductor. Al pasar la corriente la aguja gira hasta ponerse perpendicular al conductor. Al cesar la corriente, la aguja vuelve a su posición inicial. El paso de la corriente eléctrica ejerce sobre la aguja imantada los mismos efectos de un imán.Las corrientes eléctricas producen campos magnéticos.

Campo magnético producido por un conductor rectilíneo:

Al medir el valor de este campo magnético;

  • El campo es más intenso cuanto mayor es la intensidad de la corriente eléctrica.

  • El campo es menos intenso cuanto mayor es la distancia entre el punto y el conductor.

Las líneas del campo producido por el conductor son circunferencias concéntricas al conductor, situadas en planos perpendiculares al mismo.

EXPERIENCIA DE FARADAY

Colocó una espira conductora sin estar conectada a ningún generador eléctrico. Al acercar o alejar un imán, el galvanómetro detecta el paso de corriente por la espira mientras el imán está en movimiento. Si se mantiene fijo el imán y se mueve la espira, aparece una corriente mientras exista movimiento entre imán y espira.

La variación de las condiciones magnéticas del circuito induce la aparición de una corriente eléctrica. Se denomina inducción electromagnética.

SOLENOIDE

Conductor formado por espiras en forma de hélice. Al circular una corriente eléctrica, genera un campo magnético muy intenso. Las líneas de fuerza son paralelas al eje. Cuanto mayor sea la intensidad de la corriente, mayor será la intensidad del campo.

ELECTROIMÁN

Es un imán artificial temporal que produce un campo magnético cuando circula por él una corriente eléctrica, y sólo mientras dura el paso de la misma. Está formado por un solenoide en cuyo interior hay un núcleo de hierro dulce. El campo magnético creado se puede hacer más o menos intenso variando el valor de la intensidad de la corriente (se utiliza en timbres, grúas, etc.).

CORRIENTE ALTERNA

La corriente alterna es aquella que cambia de sentido a lo largo del tiempo: fluye periódicamente por el circuito en un sentido y en el contrario. Cuando se hace oscilar un conductor en un campo magnético, el flujo de corriente en el conductor cambia de sentido tantas veces como lo hace el movimiento físico del conductor. Varios sistemas de generación de electricidad se basan en este principio. La característica práctica más importante de la corriente alterna es que su voltaje puede cambiarse mediante un sencillo dispositivo electromagnético denominado transformador. Suele utilizarse como Imanes
fuente de energía eléctrica tanto en aplicaciones industriales como en el hogar.

Generador de corriente alterna

CORRIENTE CONTINUA

La corriente continua es una corriente eléctrica de polaridad constante: su sentido no cambia con el tiempo. El flujo de una corriente continua está determinado por tres magnitudes relacionadas entre sí. La primera es la diferencia de potencial en el circuito, que en ocasiones se denomina fuerza electromotriz (f.e.m.), tensión o voltaje. La segunda es la intensidad de corriente. La tercera magnitud es la resistencia del circuito. Los generadores de corriente continua se llaman dinamos.

DECLINACIÓN MAGNÉTICA

Sabemos que la Tierra se comporta como un imán, por lo que, corno todos hemos estudiado en física, si dejamos girar libremente un objeto imantado, éste se orientará de forma que uno de sus polos apunte al polo norte magnético y el opuesto al polo sur magnético. Pero ocurre que esos polos magnéticos no coinciden con los polos geográficos, polos determinados por el imaginario eje de giro de la Tierra, y donde convergen los meridianos. Los polos geográficos forman con los magnéticos un ángulo que llamamos declinación magnética, y que se suele representar con la letra griega “”. Ocurre además que los polos magnéticos no son fijos, sino que sufren un movimiento continuo, aunque lento y cercano a los geográficos. El valor del ángulo de la declinación magnética es diferente en cada punto de la superficie terrestre, de forma que su valor varía desde los 0º sobre el meridiano que pase en cada momento sobre el Polo Norte Magnético, hasta los 180º en el arco del meridiano que una ambos. En esta zona está en torno a los 4º 42'.

Imanes

En el anterior dibujo podemos observar cómo el ángulo de declinación (A) del punto A es mucho mayor que el del punto B (B), debido a que están situados en diferentes posiciones. El cálculo de las variaciones de la declinación magnética es imposible, al ser éstas irregulares y debidas a múltiples causas.

La brujula

Las actuales brújulas utilizan el sistema sexagesimal para dividir la circunferencia del horizonte. Como ya sabemos, este sistema divide la circunferencia en 360 partes iguales (grados), o sea, cuatro ángulos de 90º. Cada grado está dividido a su vez en 60 minutos, y cada minuto en 60 segundos. Esta división va señalada en las brújulas en un círculo graduado que se llama limbo. Según modelos, el limbo puede ser fijo o móvil. Hay muchos tipos de brújulas, pero la más indicada es una brújula de marcha sobre un soporte rectangular transparente, con un limbo amplio de movimiento independiente al de la aguja.

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