LINEAS DE FUERZA EN EL MAGNETISMO

LÍNEAS DE FUERZA

el campo magnético se manifiesta por la suma de los momentos magnéticos de
los dominios de Weiss cuando éstos están alineados en alguna dirección de acuerdo a un dipolo, o sea dos polos de características opuestas. Se denominan polo norte y polo sur, tomando como modelo los polos de la tierra.
Resulta que la fuerza magnética en sí es indetectable por los sentidos humanos, pero se puede hacer visible espolvoreando partículas ferromagnéticas muy pequeñas alrededor de un imán, separadas por algún material diamagnético, un pedazo de papel o plástico o vidrio, etc. Las partículas se alinearán a lo largo del campo magnético. Se ve claramente que el campo está compuesto de líneas que fluyen de un polo al otro en una configuración simétrica, estas son las líneas de fuerza magnética. Algunas de sus propiedades más importantes son:
• Buscan el camino de menor resistencia entre los polos opuestos. En un imán de barra como en la figura 6, forman
una curva de polo a polo;
• Nunca se cruzan una por encima de la otra;
• Todas tienen la misma fuerza;
• Su densidad disminuye, (hay más espacio entre una y otra), cuando se mueven de un área de mayor permeabilidad a
una de menor permeabilidad, (p. ej. a media distancia entre los polos);
• Su densidad disminuye conforme aumenta la distancia entre los polos
• Se considera que tienen una dirección como si fluyeran, aunque no existe un movimiento real, (las partículas de hierro no se mueven).
• Fluyen del polo sur al polo norte dentro de un material pero del polo norte al polo sur en el aire.
Nota: debe señalarse que las líneas existen en tres dimensiones alrededor del imán, pero como ponemos partículas en un papel, solo vemos las líneas de fuerza como si las estuviéramos cortando en el plano del papel.

UNIDADES DE MEDICIÓN
La unidad de la fuerza magnética H es el ampere/metro (SI). Se produce un campo magnético de 1 ampere/metro en el centro de un conductor circular de 1 metro de diámetro donde circula una corriente constante
de 1 ampere, El número de líneas de fuerza magnética que cruzan un plano de un área dada a 90 grados se llama la densidad del flujo magnético, B o la inducción magnética. La unidad de medición se llama tesla. Un tesla es igual a 1 newton/(A/m), (un newton por ampere por metro). La densidad de flujo magnético es la medida de la fuerza aplicada por el campo magnético a un material. El Gauss es la unidad de densidad del flujo magnético en el sistema CGS y es el más comúnmente usado en la industria Norteamericana. Un Gauss representa una línea de flujo que pasa por un centímetro cuadrado de aire orientado a 90 grados del flujo. Las equivalencias son: 1 Tesla = 10,000 gauss, entonces,
1 Gauss = 0.0001 Tesla.
El número total de líneas de fuerza magnética en un material se llama flujo magnético, φ. La fuerza del flujo se determina por el número de dominios magnéticos que se encuentran
alineados dentro de un material. El flujo total es simplemente la densidad del flujo aplicado en cierta área. El flujo tiene la unidad del weber, el cual es simplemente un tesla por metro cuadrado, (1T • m2). La magnetización es la medida en que se magnetiza un objeto, es la medida del momento del dipolo magnético por unidad
de volumen del objeto. La magnetización tiene las mismas unidades del campo magnético: ampere/metro. La permeabilidad es el grado de magnetización de un material que responde linealmente a un campo magnético aplicado, en otras palabras, es la facilidad con la que se establece un flujo magnético en un material. La permeabilidad magnética se
representa por la letra Griega “μ.” El término se inventó en 1885 por el Científico Oliver Heaviside. Un material que sea fuertemente atraído por un imán se dice que tiene una alta permeabilidad. Ejemplos de materiales con una alta permeabilidad incluyen el hierro y el acero. Ejemplos de materiales de baja permeabilidad son el oxígeno líquido, la
madera, y el agua. El agua tiene tan baja permeabilidad que en realidad es ligeramente repelida por los campos magnéticos.
Todo tiene una permeabilidad medible: las personas, los gases y aún el vacío del espacio exterior.
En unidades SI, (Sistema Internacional, o MKS), la permeabilidad se mide en Henries por metro, o Newtons por ampere al cuadrado. El valor constante “μ0” se conoce como la constancia magnética o la permeabilidad del vacío y tiene el valor exacto de 4π×10−7 N·A2, (se lee, cuatro pi por diez a la menos siete newtons por ampere al cuadrado), o 4π×10−7 H/m. (se lee, cuatro pi por diez a la menos siete henries por metro).

FERRITA O CERÁMICA
Las Ferritas son materiales ferrimagnéticos que no conducen electricidad, hechos de materiales cerámicos compuestos, que consisten de varias mezclas de óxidos de hierro, tales como la Hematita (Fe2O3) o Magnetita (Fe3O4) además de otros metales, cuya naturaleza les imparte muy variadas características a la ferrita terminada.43
Si se les agrega níkel, cinc o manganeso, tienen una baja coercitividad y se les llama ferritas blandas por las bajas pérdidas de energía que imparten a las aplicaciones que son destinadas, principalmente electrónicas. Estos tipos de ferritas, debido a
que no retienen un campo magnético se usan en aplicaciones donde se manejan altas frecuencias como en núcleos de fuentes de poder conmutadas, y transformadores e inductores de alta frecuencia. En contraste, si se les agrega óxidos de bario o de estroncio, se les llama ferritas duras, y tienen una alta remanencia después de su magnetización, conducen el flujo magnético muy bien y tienen una alta permeabilidad magnética. Estas
características les permiten ser imanes más fuertes que los imanes de acero. Otra característica de los imanes de ferrita es que, debido a su naturaleza química pueden aguantar temperaturas más allá de los puntos Curie de un elemento en particular de su composición, p. ej. el hierro, y también exhiben la inusual característica de un aumento de coercitividad con un aumento en la temperatura.

Neodimio


Los imanes más poderosos y accesibles son los que están hechos con neodimio. Además, contienen hierro y boro, su fórmula química es Nd2Fe14B. A estos imanes también se les conoce como imanes Nib o de tierras raras. Debido a su menor costo, comparado con los imanes de samario-cobalto, ya casi reemplazaron a éstos. Son imanes muy fuertes
comparados con su masa pero también son mecánicamente frágiles,54 lo que normalmente requiere que sean recubiertos de metal como níquel y oro. Una desventaja es que pierden su magnetismo si son sometidos a una temperatura mayor a 80
°C. Existen grados de imanes de neodimio que pueden trabajar a temperaturas de hasta 200 °C pero tienen menor fuerza magnética que los de menor grado.
Estos imanes se fabrican en muchos grados denominados desde el N24 hasta el N54, donde el número designa la fuerza magnética del material. Por ejemplo, el N48, tiene una fuerza de 1.38 teslas o 13,800 gauss. En comparación, se necesitaría
un volumen de material de cerámica 18 veces mayor para que tuviera la misma fuerza. Vea la figura 33, donde se puede apreciar un imán de neodimio sosteniendo un peso 1,300 veces mayor que el peso del imán. Estos imanes tienen un amplio uso en una gran cantidad de productos, casi todos los discos duros en el mundo contienen uno, (véase la figura 34), el cual se usa para posicionar las cabezas lectoras/escritoras del disco. Otro uso generalizado es en audífonos, para mejorar su calidad y disminuir su tamaño.

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