Los imanes se encuentran comúnmente en motores, dínamos, refrigeradores, tarjetas de débito y crédito, así como en equipos electrónicos como pastillas de guitarra eléctrica, parlantes estéreo y discos duros de computadora. Los imanes pueden ser permanentes, formados naturalmente o electromagnéticos. Un electroimán crea un campo magnético cuando una corriente eléctrica pasa a través de una bobina de alambre que envuelve un núcleo de hierro. Hay varios factores que afectan la fuerza de un campo magnético y varias formas de determinar la fuerza del campo, y ambos se analizan en este artículo.
Paso
Método 1 de 3: factores determinantes que afectan la intensidad del campo magnético
Paso 1. Considere las características del imán
Las propiedades de los imanes se describen utilizando las siguientes características:
- La fuerza del campo magnético coercitivo, abreviado como Hc. Este símbolo refleja el punto de desmagnetización (pérdida de campo magnético) por otro campo magnético. Cuanto mayor sea el número, más difícil será eliminar el imán.
- Densidad de flujo magnético residual, abreviado como Br. Este es el flujo magnético máximo que puede producir un imán.
- Correspondiente a la densidad de flujo magnético es la densidad de energía total, abreviada como Bmax. Cuanto mayor sea el número, más fuerte será el imán.
- El coeficiente de temperatura de la densidad de flujo magnético residual, abreviado como Tcoef Br y expresado como un porcentaje de grados Celsius, explica cómo el flujo magnético disminuye a medida que aumenta la temperatura magnética. Un Tcoef Br de 0,1 significa que si la temperatura del imán aumenta en 100 grados Celsius, el flujo magnético disminuye en un 10 por ciento.
- La temperatura máxima de funcionamiento (abreviada como Tmax) es la temperatura más alta que un imán puede operar sin perder su intensidad de campo. Una vez que la temperatura del imán desciende por debajo de Tmax, el imán recupera toda su fuerza de campo magnético. Si se calienta más allá de Tmax, el imán perderá parte de su campo de forma permanente una vez que se enfríe a la temperatura de funcionamiento normal. Sin embargo, si se calienta a la temperatura de Curie (abreviado como Tcurie), el imán perderá su poder magnético.
Paso 2. Identificar los materiales para hacer imanes permanentes
Los imanes permanentes suelen estar hechos de uno de los siguientes materiales:
- Neodimio hierro boro. Este material tiene una densidad de flujo magnético (12,800 gauss), una fuerza de campo magnético coercitivo (12,300 oersted) y una densidad de energía general (40). Este material tiene la temperatura de funcionamiento máxima más baja de 150 grados Celsius y 310 grados Celsius respectivamente, y un coeficiente de temperatura de -0,12.
- El cobalto de samario tiene la segunda fuerza de campo coercitivo más alta, con 9.200 oersted, pero una densidad de flujo magnético de 10.500 gauss y una densidad de energía general de 26. Su temperatura máxima de funcionamiento es mucho más alta que la del neodimio hierro boro a 300 grados Celsius debido a su Temperatura de Curie de 750 grados centígrados. Su coeficiente de temperatura es 0.04.
- Alnico es una aleación de aluminio-níquel-cobalto. Este material tiene una densidad de flujo magnético cercana al neodimio hierro boro (12.500 gauss), pero una fuerza de campo magnético coercitivo de 640 oersted y una densidad de energía general de solo 5.5. Este material tiene una temperatura máxima de funcionamiento más alta que el samario cobalto, a 540 grados Celsius., Así como una temperatura de Curie más alta de 860 grados Celsius y un coeficiente de temperatura de 0.02.
- Los imanes de cerámica y ferrita tienen densidades de flujo y densidades de energía generales mucho más bajas que otros materiales, a 3900 gauss y 3,5, sin embargo, sus densidades de flujo magnético son mejores que las del alnico, que tiene 3200 gauss. Este material tiene la misma temperatura máxima de funcionamiento que el samario cobalto, pero una temperatura de Curie mucho más baja de 460 grados Celsius y un coeficiente de temperatura de -0. 2. Por lo tanto, los imanes pierden su fuerza de campo magnético más rápidamente en temperaturas calientes que otros materiales.
Paso 3. Cuente el número de vueltas en la bobina del electroimán
Cuantas más vueltas por longitud de núcleo, mayor es la fuerza del campo magnético. Los electroimanes comerciales tienen un núcleo ajustable de uno de los materiales magnéticos descritos anteriormente y una gran bobina a su alrededor. Sin embargo, se puede fabricar un electroimán simple enrollando un cable alrededor de un clavo y uniendo los extremos a una batería de 1,5 voltios.
Paso 4. Verifique la cantidad de corriente que fluye a través de la bobina electromagnética
Le recomendamos que utilice un multímetro. Cuanto mayor sea la corriente, más fuerte será el campo magnético producido.
El amperio por metro (A / m) es otra unidad que se utiliza para medir la fuerza de un campo magnético. Esta unidad indica que si aumenta la corriente, el número de bobinas o ambos, también aumenta la fuerza del campo magnético
Método 2 de 3: Prueba del rango del campo magnético con un clip
Paso 1. Haga un soporte para la barra magnética
Puede hacer un soporte magnético simple con pinzas para la ropa y una taza de espuma de poliestireno. Este método es más adecuado para enseñar campos magnéticos a estudiantes de escuela primaria.
- Pega un extremo largo de un tendedero al fondo de la taza.
- Voltee la taza con las tenazas y colóquela sobre la mesa.
- Sujete los imanes a las pinzas del tendedero.
Paso 2. Doble el clip en forma de gancho
La forma más sencilla de hacerlo es tirar del borde exterior del clip. Este gancho colgará muchos sujetapapeles.
Paso 3. Continúe agregando clips para medir la fuerza del imán
Coloque un clip de papel doblado en uno de los polos del imán. la parte del gancho debe colgar libremente. Cuelga el clip en el gancho. Continúe hasta que el peso del clip suelte el gancho.
Paso 4. Registre la cantidad de sujetapapeles que hicieron que el gancho se cayera
Cuando el gancho cae por debajo del peso que lleva, anote la cantidad de clips que cuelgan del gancho.
Paso 5. Adhiera la cinta de enmascarar a la barra magnética
Coloque 3 tiras pequeñas de cinta adhesiva en la barra magnética y cuelgue los ganchos.
Paso 6. Agregue un clip en el gancho hasta que se caiga del imán
Repita el método de clip anterior desde el gancho del clip de papel inicial, hasta que finalmente se caiga del imán.
Paso 7. Anote cuántos clips se necesitan para soltar el anzuelo
Asegúrese de registrar el número de tiras de cinta adhesiva y clips de papel utilizados.
Paso 8. Repita el paso anterior varias veces con más cinta adhesiva
Cada vez, registre la cantidad de sujetapapeles necesarios para desprenderse del imán. Debe notar que cada vez que se agrega la cinta, se necesita menos clip para soltar el gancho.
Método 3 de 3: Prueba de un campo magnético con un gaussímetro
Paso 1. Calcule el voltaje base o inicial
Puede utilizar un gausímetro, también conocido como magnetómetro o detector de campo electromagnético (EMF), que es un dispositivo portátil que mide la fuerza y la dirección de un campo magnético. Estos dispositivos suelen ser fáciles de comprar y usar. El método del gausímetro es adecuado para enseñar campos magnéticos a estudiantes de secundaria y preparatoria. He aquí cómo usarlo:
- Establezca el voltaje máximo de 10 voltios CC (corriente continua).
- Lea la pantalla de voltaje con el medidor alejado del imán. Este es el voltaje base o inicial, representado como V0.
Paso 2. Toque el sensor del medidor a uno de los polos magnéticos
En algunos gausímetros, este sensor, llamado sensor Hall, está hecho para integrar un chip de circuito eléctrico para que pueda tocar el sensor con una barra magnética.
Paso 3. Registre el nuevo voltaje
El voltaje representado por V1 aumentará o disminuirá, dependiendo de la barra magnética que toque el sensor Hall. Si el voltaje aumenta, el sensor toca el polo magnético del buscador sur. Si el voltaje cae, significa que el sensor está tocando el polo magnético del buscador norte.
Paso 4. Encuentre la diferencia entre los voltajes inicial y nuevo
Si el sensor está calibrado en milivoltios, divídalo por 1,000 para convertir milivoltios en voltios.
Paso 5. Divida el resultado por el valor de sensibilidad del sensor
Por ejemplo, si el sensor tiene una sensibilidad de 5 milivoltios por gauss, divida por 10. El valor obtenido es la fuerza del campo magnético en gauss.
Paso 6. Repita la prueba de intensidad del campo magnético a varias distancias
Coloque los sensores a diferentes distancias de los polos magnéticos y registre los resultados.
