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Tipos de Imanes

clasificaion de imans

Los imanes son materiales que producen un campo que atrae o repele ciertos otros materiales sin tocarlos realmente. Los imanes naturales se han utilizado y estudiado desde al menos 500 aC y las nuevas clases de imanes artificiales se han desarrollado recientemente en la década de 1980. Los imanes se utilizan para todo, desde pegar la lista de la compra hasta el refrigerador, hasta generar electricidad y levitar trenes de levitación.

Magnetos permanentes

Los imanes permanentes son el tipo más familiar de imanes. Se les conoce como permanentes porque una vez magnetizados, permanecen magnetizados, al menos en cierto grado, aunque algunos imanes permanentes se ven afectados por altas temperaturas o caídas repentinas. Algunos imanes permanentes perderán fuerza a una cierta temperatura y eventualmente se desmagnetizarán a temperaturas extremas.

Tipos de imanes permanentes

Hay cuatro materiales utilizados para hacer imanes permanentes: cerámica o ferrita, alnico, neodimio hierro boro (NdFeB) y cobalto de samario (SmCo). Los imanes de cerámica o ferrita son el tipo más popular de imanes permanentes disponibles, según Magnet Man. Los imanes flexibles, como los imanes tipo tarjeta de visita que a menudo se pegan a la parte frontal de los frigoríficos, son de este tipo y se producen mezclando un polvo magnético con un aglutinante flexible. Los imanes de Alnico, llamados así porque son un compuesto de aluminio, níquel y cobalto, se desarrollaron por primera vez en la década de 1940. Este tipo de imán se desmagnetiza fácilmente con otros imanes o al caer, pero funciona a una temperatura más alta que todos los demás imanes permanentes. El neodimio hierro boro (NdFeB) y el samario cobalto (SmCo) son ambos tipos de imanes de tierras raras y son los más fuertes de los imanes permanentes.Tabla periódica de elementos, según Imán Man.

Electroimanes

Los electroimanes consisten en una bobina de alambre envuelta alrededor de un núcleo de metal, generalmente hecho de hierro. Estos materiales, cuando no están expuestos a una corriente eléctrica, casi no crean campo magnético. Sin embargo, cuando una corriente eléctrica pasa a través del cable, se genera un campo magnético hasta que la corriente se apaga. A diferencia de los imanes permanentes, la fuerza del campo magnético de un electroimán es ajustable cambiando la cantidad de corriente que pasa a través del cable. La polaridad del imán también se puede invertir invirtiendo el flujo de corriente eléctrica.

Imanes Temporales

Los clips, las uñas metálicas y otros artículos hechos de hierro blando pueden volverse magnéticos cuando se exponen a un campo magnético y se comportarán temporalmente como imanes. Si un clip se cuelga de un imán, se puede colgar un segundo clip de la primera. Sin embargo, cuando se elimina el campo magnético, el elemento no conservará sus propiedades magnéticas y los clips no actuarán como imanes cuando se eliminen de la fuente original del campo magnético.

¿Qué tipos de metal son atraídos a los imanes?

¿Qué tipos de metal son atraídos a los imanes?

Wittayayut / iStock / GettyImages

El magnetismo sorprende a todos cuando lo encuentran por primera vez. Los imanes atraen algunos objetos como por arte de magia, pero solo los materiales específicos responden a un imán. Comprender qué materiales responden y cuáles no es bastante simple, pero depende de la comprensión de cómo funcionan los imanes en general. Si bien la mayoría de la gente sabe que los metales son atraídos por los imanes, en realidad, los metales “ferromagnéticos” como el hierro son los principales metales que se atraen a ellos, aunque los metales paramagnéticos y ferrimagnéticos (con una “i”, no una “o”) sí tienen. una débil atracción a los imanes, también.

El hierro, el cobalto y el níquel, así como las aleaciones compuestas de estos metales ferromagnéticos, son muy atraídos por los imanes. Otros metales ferromagnéticos incluyen gadolinio, neodimio y samario.

Los metales paramagnéticos son atraídos débilmente por los imanes, e incluyen platino, tungsteno, aluminio y magnesio.

Los metales ferrimagnéticos como la magnetita también son atraídos por los imanes, mientras que los metales diamagnéticos como la plata y el cobre son repelidos por ellos.

Cómo funciona el magnetismo

Comprender el magnetismo es esencial si quieres saber por qué algunos metales se sienten atraídos por los imanes y otros no. El movimiento de los electrones en un átomo produce un pequeño campo magnético, pero en general, este campo se cancela con el movimiento de otros electrones y sus campos magnéticos opuestos. Sin embargo, en algunos materiales, cuando se aplica un campo magnético, los espines de los electrones vecinos se alinean entre sí, lo que produce un campo neto en todo el material. En resumen, en lugar de cancelar los campos de cada uno, los electrones en estos materiales se unen y forman un campo más fuerte. En algunos materiales, esta alineación desaparece cuando se elimina el campo, pero en otros, permanece incluso después de que se haya eliminado el campo.

Los imanes tienen polos positivos y negativos (o polos norte y sur), y como la mayoría de la gente sabe, los polos coincidentes se repelen entre sí, mientras que los polos opuestos se atraen entre sí.

Metales y aleaciones ferromagnéticas

Los materiales ferromagnéticos son atraídos por los imanes porque sus electrones giran y los “momentos magnéticos” resultantes se alinean fácilmente y retienen esa alineación incluso sin un campo magnético externo. Los materiales ferromagnéticos como el hierro, el níquel y el cobalto son atraídos por los imanes, así como por los metales de tierras raras como el gadolinio, el neodimio y el samario.

Las aleaciones hechas de estos materiales también son atraídas a los imanes, por lo que el acero inoxidable con cantidades sustanciales de hierro (a diferencia del cromo, por ejemplo) es atraído por los imanes. Otras aleaciones ferromagnéticas incluyen awaruite (níquel y hierro), wairauite (cobalto y hierro), alnico (cobalto, hierro, níquel, aluminio, titanio y cobre) y cromindur (cromo, cobalto y hierro). Esencialmente, cualquier aleación compuesta de materiales ferromagnéticos también será magnética.

Metales paramagnéticos y magnetismo

Los metales paramagnéticos tienen una atracción más débil hacia los imanes que los metales ferromagnéticos, y no conservan sus propiedades magnéticas en ausencia de un campo magnético. Los metales paramagnéticos incluyen platino, aluminio, tungsteno, molibdeno, tantalio, cesio, litio, magnesio, sodio y uranio.

Metales ferrimagnéticos y magnetismo.

Algunos materiales se clasifican como ferrimagnéticos. Esto ocurre cuando un compuesto iónico tiene dos celosías de material con momentos magnéticos opuestos, pero los dos no están completamente equilibrados, lo que lleva a una magnetización neta. La magnetita proporciona un ejemplo de este tipo de magnetismo, y originalmente se consideró un material ferromagnético debido a las similitudes entre estos dos tipos de magnetismo. Sin embargo, muchos materiales ferrimagnéticos son cerámicos en lugar de metales.

Metales diamagnéticos y magnetismo

Los metales diamagnéticos en realidad son repelidos por los imanes en lugar de ser atraídos por ellos, y generalmente son débiles. Los materiales se clasifican como diamagnéticos cuando sus momentos magnéticos actúan en oposición al campo aplicado en lugar de mejorarlo. Estos materiales incluyen plata, plomo, mercurio y cobre.

Diferencia entre los imanes de tierras raras y de cerámica

Los imanes de tierras raras y los imanes de cerámica son ambos tipos de imán permanente; ambos están compuestos de materiales que, una vez que reciben una carga magnética, conservarán su magnetismo durante años a menos que se dañen. Sin embargo, no todos los imanes permanentes son iguales. Los imanes de tierras raras y de cerámica difieren en su resistencia y resistencia porque están hechos de diferentes aleaciones de metal.

Composición química

Los imanes de cerámica también se llaman imanes de cerámica dura o imanes férricos. Están hechas de estroncio o ferrita de bario. Hay dos tipos de imanes de tierras raras: samario cobalto (SmCo) y neodimio-hierro-boro (NdFeB). Los imanes SmCo y NdFeB se denominan “tierras raras” porque se fabrican a partir de la serie de tierras raras, o lantánidos, de la tabla periódica de elementos, según Magnet Man.

Historia

Los imanes de cerámica se han utilizado desde la década de 1960. Los imanes de cerámica eran menos costosos y más potentes que los imanes de aluminio, níquel, cobalto y acero que se habían utilizado anteriormente, y rápidamente se hicieron populares. Los imanes SmCo se desarrollaron en la década de 1970 y fueron los primeros de los imanes de tierras raras que se produjeron. Los imanes NdFeB estuvieron disponibles para comprar en 1984.

Fuerza

La fuerza del campo magnético producido por un imán se cuantifica con BHmax, o producto de energía máxima, que se mide en MegaGauss Oersted (MGOe). Cuanto más alto es el BHmax, más poderoso es el imán. Los imanes cerámicos tienen un BHmax de 3.5, SmCo tiene un BHmax de 26 y NdFeB es el más poderoso de los imanes de tierras raras con un BHmax de 40.

Resistencia al estrés térmico

Los imanes pueden comenzar a perder fuerza cuando se calientan más allá de cierta temperatura, conocida como Tmax, y no deben operarse más allá de esta temperatura. Sin embargo, recuperarán su fuerza cuando se enfríen por debajo de Tmax. Los imanes de cerámica tienen una Tmax de 300 grados centígrados, al igual que los imanes SmCo, y los imanes NdFeB tienen una Tmax de 150 grados centígrados. Si un imán se calienta demasiado lejos de Tmax, eventualmente se desmagnetizará a una temperatura conocida como Tcurie. Cuando un imán se calienta más allá de Tcurie, no se recuperará una vez que se haya enfriado. Los imanes de cerámica tienen un valor de Tcurie de 460 grados Celsius, SmCo tiene un Tcurie de 750 y NdFeB tiene un Tcurie de 310 grados.

Durabilidad

Junto con su resistencia al estrés térmico, los imanes también varían en su resistencia a otros esfuerzos. Los imanes NdFeB son frágiles y difíciles de mecanizar. También se corroen fácilmente. Los imanes SmCo son ligeramente menos frágiles y también son difíciles de mecanizar, pero tienen una alta resistencia a la corrosión. Los imanes SmCo también son el tipo de imán más caro. Los imanes de cerámica son menos costosos que los imanes SmCo y NdFeB y tienen una buena resistencia a la desmagnetización y la corrosión.

¿Para qué se utilizan los imanes de barra?

Los estudiantes pueden utilizar imanes de barra en proyectos para comprender las fuerzas magnéticas.

Jupiterimages / Photos.com / Getty Images

Mientras que los imanes pueden venir en muchas formas, los imanes de barra son siempre rectangulares. Son de color gris oscuro o negro y comúnmente se componen de alnico, una combinación de aluminio, níquel y cobalto. Los imanes de barra se caracterizan por tener un polo norte y sur en los extremos opuestos de la barra.

Los opuestos se atraen

La ley básica de los imanes es que los polos opuestos se atraen y los polos similares empujan hacia atrás. Puede demostrar la ley del magnetismo colocando dos imanes de barra uno cerca del otro. Si se juntan, los polos opuestos se tocan y si se empujan, los polos con carga similar se enfrentan.

Experimentos escolares

Los escolares a menudo aprenden acerca de las propiedades magnéticas, como por ejemplo, qué metales son magnéticos, mediante la realización de experimentos con imanes de barra. Los imanes de barra se usan comúnmente debido a su bajo costo, tamaño conveniente y facilidad de uso.

Magnetizar objetos

Los imanes de barra se pueden usar para magnetizar otros objetos, como clips. Usted magnetiza el clip sujetándolo contra el imán de barra varias veces en una dirección. Lo prueba acercando el imán al clip: si se atrae el clip, no se considera magnético.

Industria

Usos industriales de barra de imanes para la automatización y la colección de materiales metálicos sueltos. Los imanes de barra también se utilizan para ayudar a otros imanes a conservar su magnetismo.

Brújula

Cuando un imán de barra está suspendido, por ejemplo, de una cuerda, se alineará naturalmente con el polo norte, como una brújula.