El magnetismo es una fuerza invisible, causada por los electrones en los átomos que componen todo lo que nos rodea. Desde tu ropa hasta tu escritorio, cada pedacito de materia está hecho de pequeñas partículas llamadas átomos. Los átomos tienen electrones cargados negativamente que giran a su alrededor. La mayor parte del tiempo, el electrón gira en direcciones aleatorias. Cuando todos los electrones giran en la misma dirección, crean una fuerza invisible conocida como magnetismo.
Una estrella colapsada, conocida como estrella de neutrones, tiene la fuerza magnética más fuerte de cualquier objeto en el universo.
Un imán es un objeto que tiene un campo magnético (un patrón invisible de magnetismo). Un imán atrae o repele otros elementos.
Los imanes suelen estar hechos de hierro o acero, pero el aluminio, el acero-hierro, el cobre, el níquel y el cobalto también se pueden convertir en imanes potentes.
La siguiente ilustración muestra un campo magnético o fuerza magnética distribuida en el espacio alrededor y dentro de un imán.
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1. Imanes de barra : el poder de un imán se concentra en los polos y menos en los lados. Los imanes de barra son generalmente de la forma más débil porque los polos tienen el área más pequeña. Son la forma más común utilizada en la vida cotidiana, como los imanes de nevera y las brújulas. También se utilizan comúnmente para demostraciones en el aula. Estos son los imanes más baratos y fáciles de reemplazar.
2. Imanes de herradura: los imanes de herradura son simplemente imanes de barra doblados en forma de U. La forma de U hace que el imán sea más fuerte al apuntar los polos en la misma dirección. Creada originalmente como reemplazo de la barra magnética, esta forma se ha convertido en el símbolo universal de los imanes. Se puede utilizar para recoger objetos metálicos de cualquier tamaño dependiendo de la fuerza del imán de herradura. Por ejemplo, las herraduras pequeñas pueden recoger clips, mientras que los imanes de herradura de tamaño industrial se utilizan en la construcción y la ingeniería para recoger grandes piezas de metal pesado. Los imanes de herradura también se utilizan en la parte inferior del péndulo.
3. Imanes de disco : al cambiar la forma de un imán, podemos aumentar el área de los polos, aumentando así la fuerza de su tracción. Debido a la superficie ancha y plana, los imanes de disco tienen un área de polo grande que los hace imanes fuertes y efectivos.
Dependiendo del tamaño del disco, esta forma tiene una variedad de usos. Los discos magnéticos se utilizan todos los días en ropa, accesorios de moda y decoración del hogar. Coser discos magnéticos en la ropa es una excelente manera de unir la tela. Los imanes de disco de tamaño industrial se usan comúnmente para recoger autos viejos en los depósitos de chatarra.
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4. Imanes de esfera: los imanes de esfera a menudo se venden como juguetes y artículos novedosos. Los imanes de esfera son juguetes de escritorio populares, como los huevos de serpiente de cascabel. Esta forma también se puede utilizar para crear pulseras y collares. Los imanes esféricos también son herramientas efectivas para demostrar cómo se estructuran algunos elementos y moléculas si usa las esferas para representar átomos.
5. Imanes en espiral : los imanes que son una espiral de alambre helicoidal se llaman electroimanes y son algunos de los imanes más fuertes que existen. Sin embargo, solo se vuelven magnéticos cuando hay corriente eléctrica que fluye a través de un cable hacia el propio imán. La fuerza y la polaridad del campo magnético creado por el electroimán es ajustable en función de la corriente que atraviesa el cable. Los electroimanes se utilizan en piezas móviles como reproductores de CD, reproductores de DVD, ventanas automáticas, discos duros y puertas automáticas en los supermercados.
6. Imanes cilíndricos o de varilla: los imanes cilíndricos o de varilla tienen un grosor igual o mayor que su diámetro. Esto permite que los imanes generen niveles muy altos de magnetismo desde un área de polos de superficie relativamente pequeña. Por su forma, estos imanes son ideales para usos educativos, de investigación y experimentales.
7. Imanes anulares: la mayoría de los imanes anulares están magnetizados axialmente. Los polos norte y sur se encuentran en las superficies circulares planas ("arriba y abajo"). Los pocos imanes anulares diametralmente magnetizados con polos “izquierdo y derecho” están marcados específicamente. Los anillos son similares a los discos pero están huecos en el centro. Menos volumen significa que los anillos no son tan fuertes como los discos comparables, sin embargo, el centro hueco los hace mucho más versátiles: los anillos se deslizan fácilmente sobre tubos o varillas.
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Hay tres tipos principales de imanes: temporales, permanentes y electroimanes.
Temporal : algunas de las aleaciones de hierro y hierro pueden magnetizarse fácilmente incluso con un campo magnético débil. Sin embargo, cuando se elimina el campo magnético, el objeto pierde gradualmente su magnetismo.
Permanente : ejemplos son alnico (aleación de aluminio, níquel cobalto) y ferritas (material similar a la cerámica que está hecho de una mezcla de óxidos de hierro con níquel, estroncio o cobalto). Una vez magnetizados, estos objetos no pierden fácilmente su magnetismo.
Electroimanes : se utilizan cuando se necesita un imán muy fuerte. Los electroimanes se fabrican colocando un núcleo de metal dentro de una bobina de alambre que transporta una corriente eléctrica. La electricidad que atraviesa el cable produce un campo magnético. Mientras fluye la corriente eléctrica, el núcleo actúa como un fuerte imán. Las computadoras, televisores y motores eléctricos son electroimanes.
Los tipos comunes de materiales con los que se fabrican los imanes permanentes son cerámica, álnico y neodimio. Los imanes de cerámica son fuertes y funcionan bien para la mayoría de los experimentos. Los imanes de álnico son incluso más fuertes y funcionan muy bien para experimentos científicos, aunque son más caros que los imanes de cerámica. Los imanes de neodimio son tan fuertes que un diámetro de media pulgada puede levantar varios kilos de objetos ferromagnéticos. Son los más caros de estos tres tipos de imanes.
1. Propiedad atractiva : el imán atrae materiales ferromagnéticos como hierro, cobalto y níquel.
2. Propiedad repulsiva : cada imán tiene un polo sur y un polo norte. Los polos magnéticos similares se repelen y los polos magnéticos diferentes se atraen entre sí.
3. Propiedad directiva : un imán suspendido libremente siempre apunta en dirección norte-sur.
La tierra es un imán muy grande y hay un campo magnético a nuestro alrededor. Sus polos norte y sur son muy magnéticos. El polo norte de la Tierra también es un polo norte magnético: una brújula apunta al norte hacia el polo norte porque es atraída por el campo magnético de la tierra.
En el centro de la Tierra gira el núcleo de la Tierra. El núcleo está compuesto principalmente de hierro. La parte exterior del núcleo es hierro líquido que gira y convierte la tierra en un imán gigante. Aquí es donde obtenemos los nombres de los polos norte y sur. Estos polos son en realidad los polos positivo y negativo del imán gigante de la Tierra. Esto es muy útil para nosotros aquí en la Tierra, ya que nos permite usar imanes en brújulas para encontrar nuestro camino y asegurarnos de que vamos en la dirección correcta. También es útil para animales como aves y ballenas que utilizan el campo magnético de la Tierra para encontrar la dirección correcta al migrar. Quizás la característica más importante del campo magnético de la Tierra es que nos protege del viento y la radiación solar del Sol.
Una brújula tiene un imán diminuto. La flecha siempre apunta al Polo Norte.
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