Imán de herradura – el ayudante para la escuela y el hogar

Un joven de Düsseldorf se dio cuenta de que los imanes no solo podían fijar las etiquetas de la compra en la puerta del frigorífico: para colgar su bicicleta en el techo de su habitación durante el invierno, había pedido dos imanes supermagnéticos en Internet. Sin embargo, al desembalar las pesadas placas metálicas de los paquetes entregados por separado, el deportista aficionado subestimó las enormes fuerzas de atracción: su mano quedó atrapada entre los imanes apretados como en un tornillo de banco.

Finalmente, los bomberos tuvieron que avanzar, liberando al hombre de la pinza magnética con fuerza física, martillo de goma y cuñas de madera. No sin razón los expertos recomiendan informarse de antemano sobre las posibilidades y los riesgos antes de manipular imanes. En este sentido, los imanes decorativos de herradura parecen bastante inofensivos.

Descubra por qué estos especímenes son especialmente adecuados para experimentos interesantes y dónde puede utilizarlos en su vida cotidiana.

¿Cómo funciona un imán de herradura?

A diferencia del electroimán, el imán de herradura es un imán permanente. Debido a la composición de su material, genera continuamente un campo magnético en su interior y en su entorno inmediato. Como todos los imanes  del mundo, el imán de herradura tiene dos polos magnéticos. Tanto su polo norte como su polo sur ejercen una fuerte fuerza de atracción sobre los cuerpos de materiales ferromagnéticos como el hierro, el cobalto y el níquel. Esta fuerza también se conoce como fuerza de lorentz. La definición exacta de la fuerza de lorentz es: La fuerza de Lorentz es la fuerza que actúa sobre portadores de carga individuales en movimiento en un campo magnético (fuerza de lorentz).

Este fenómeno tiene su origen en la estructura atómica de los metales. El espín, el movimiento de los electrones alrededor del núcleo atómico, confiere a cada partícula de hierro las propiedades de un pequeño electroimán. Cada átomo tiene su propio polo norte y sur.

Cuando el hierro entra en contacto con un imán, sus componentes elementales se alinean con los polos homólogos del imán. Así, el polo norte de cada átomo de hierro se desplaza hacia el polo sur del imán y viceversa. El efecto es claramente visible y perceptible como una fuerza magnética de atracción sobre estos cuerpos.

¿Qué son las líneas de campo magnético?

La dirección en la que discurren las fuerzas de un campo magnético (fuerza de Lorentz) se ilustra mediante las líneas de campo en los dibujos esquemáticos, como mucha gente las conoce de las clases de física. Representan simbólicamente, en la dirección de la flecha, hacia dónde se desplazaría el polo norte de una partícula de hierro imaginaria a lo largo del imán.

¿Qué caracteriza al campo magnético de un imán de herradura?

En comparación con el campo magnético de un imán de barra, las líneas de campo en las proximidades de un imán de herradura (debido a su forma de puente) dibujan un cuadro mucho más complejo. Por un lado, se desplazan desde el interior del polo norte directamente hacia el polo sur opuesto y crean un campo magnético tan homogéneo que no tiene ningún imán con otra forma. Por otro lado, desde el exterior del polo norte, las líneas de campo discurren en arcos alrededor de la herradura hacia el exterior del polo sur. Al hacerlo, nunca se solapan. Las zonas más intensas del campo magnético se indican en el diagrama mediante una mayor densidad de líneas de campo. Esto también se aplica a los imanes en forma de puente. ¿Necesita imanes de herradura fuertes? Encontrará los ejemplares adecuados en nuestra categoría de imanes escolares.

El imán de herradura: experimentos para la escuela y para el hogar

Los imanes de herradura están predestinados para la física. Con su ayuda se pueden ilustrar de forma lúdica las leyes básicas del magnetismo.

Imán de herradura: Experimento 1: hacer visibles las líneas del campo magnético

Para este experimento, además del imán de herradura, necesitarás limaduras finas de hierro, como las que se producen al limar objetos metálicos. El experimento funciona de la siguiente manera: 

• Paso 1: Esparcir las limaduras de hierro
  Esparza las limaduras sobre una superficie lisa, por ejemplo, una mesa revestida o una hoja de papel.

• Paso 2: Poner el imán de herradura en contacto con las virutas
  Si continuación coloca un imán de herradura en el centro de las virutas, las partículas de hierro se alinearán a lo largo de las líneas del campo magnético debido a la polaridad de sus átomos. De este modo, se puede hacer visible tanto el curso de las líneas de campo como medir la expansión del campo magnético.

Los imanes grandes en forma de herradura cuyos polos están codificados por colores son especialmente adecuados para un experimento de este tipo.

Imán de herradura: Experimento 2: magnetizar objetos

Clavos, tornillos, clips y otros objetos pueden convertirse en imanes con la ayuda de un imán de herradura (en forma de puente). El principio se basa también en la alineación magnética de los componentes de hierro que contiene. Para ello, basta con seguir los siguientes pasos:

• Paso 1: Pase las herraduras uniformemente a lo largo de los objetos metálicos
  Por ejemplo, si pasamos repetidamente un imán de herradura desde la cabeza hasta la punta de un clavo, alineamos regularmente los polos de sus átomos en una dirección. Como resultado, se crean un polo norte y un polo sur magnéticos en el clavo. Con este imán recién creado puede atraer fácilmente piezas metálicas más pequeñas y ligeras, como un clip. Sin embargo, si deja caer el clavo al suelo, los componentes de hierro vuelven a desordenarse en su alineación, por lo que la fuerza magnética del objeto desaparece.
  
  
• Paso 2: Demostrar la creación de nuevos imanes con polos norte y sur propios cortándolos en trozos
  También se pueden utilizar trozos de alambre magnetizado para simular lo que ocurre cuando se rompe un imán: si se corta el alambre magnetizado por la mitad -entre los polos norte y sur del imán, por así decirlo- se crean dos nuevos imanes, cada uno con su propio polo. No existe en el mundo ningún imán con un solo polo.

Imán de herradura: Experimento 3: construcción de una brújula

Este experimento les encanta a los niños a los que les entusiasman las actividades al aire libre y el entrenamiento lúdico de supervivencia. Procede como sigue:

• Paso 1: Ten preparados los utensilios
  Necesitarás un cuenco de plástico lleno de agua, un corcho, una aguja y un imán de herradura.
  
  
• Paso 2: Imantar la aguja
  Pase el polo norte del imán de herradura al menos veinte veces desde el ojo de la aguja hasta la punta. Al hacerlo, es importante apartar el imán de la aguja -al llegar a la punta- y volver a colocarlo en el extremo superior. De este modo, las partículas elementales del metal de la aguja se alinean regularmente.
  
  
• Paso 3: Fijar la aguja sobre el disco de corcho y colocarla sobre la superficie del agua
  Fijada sobre un disco de corcho, coloque la aguja sobre la superficie del agua. El campo magnético de la tierra la alinea automáticamente en dirección norte-sur.

Pero cuidado: coloca el imán de herradura utilizado para la construcción fuera del alcance de la brújula flotante para que su propio campo magnético no influya en la aguja.

El imán de herradura: Preguntas más frecuentes

Hemos recopilado las preguntas más frecuentes relacionadas con los imanes de herradura.

¿De dónde procede el término "imán"?

El nombre de todos los imanes artificiales deriva del mineral magnetita, magnético por naturaleza. A su vez, se dice que ésta fue descubierta originalmente en la región griega de Magnesia. La versión del antiguo historiador Plinio es diferente: según él, un pastor llamado Magnes notó una vez en las montañas turcas de Ida que las uñas de sus zapatos y la punta metálica de su bastón se pegaban al suelo que contenía magnetita.

¿Qué es más fuerte, un imán de herradura o un imán de barra?

Si ambos tienen el mismo tamaño, un imán de herradura tiene mayor fuerza de sujeción o adherencia que un imán de barra. A diferencia de un imán de barra, que nunca puede poner ambos polos en contacto con una pieza metálica al mismo tiempo, un imán de herradura actúa conjuntamente sobre su contraparte metálica debido a su forma de puente con polos norte y sur. Además, el tamaño absoluto de un imán es decisivo para su fuerza de sujeción. 

Por último, la fuerza del efecto magnético depende también del material del imán: Los llamados imanes de ferrita ejercen fuerzas de atracción relativamente débiles y sólo pueden utilizarse hasta una temperatura de funcionamiento de 250 °C. Los imanes de aluminio, níquel y cobalto (AlNiCo) son más fuertes y pueden utilizarse hasta una temperatura de funcionamiento de 500 °C. El material es fácil de procesar, por lo que los imanes pueden utilizarse a temperaturas de hasta 500 °C. El material es fácil de procesar, por lo que se pueden obtener imanes de AlNiCo de muchas formas imaginables, incluidos imanes de herradura. Los imanes fabricados con la tierra rara neodimio en combinación con hierro y boro suelen denominarse "superimanes" por su gran fuerza adhesiva o magnética. Sin embargo, como el neodimio es quebradizo, no tienen forma de herradura. Por consiguiente, no existen imanes de neodimio en forma de herradura.

¿Para qué sirve un imán de herradura?

Los imanes permanentes se utilizan en la industria en los campos de la mecánica, la electrónica y la electromecánica; por ejemplo, en:

• motores eléctricos
• dinamos de bicicleta
• hornos microondas
• modernas turbinas eólicas

En el pasado, los imanes de herradura se utilizaban a menudo como imanes de campo en altavoces de radio. En grandes dimensiones, pueden levantar chatarra y piezas metálicas o mercancías peligrosas o ayudar a clasificar objetos metálicos en la separación de residuos. En escuelas y hogares, los imanes de herradura (en forma de puente) permiten realizar experimentos demostrativos, pueden utilizarse para manualidades y bricolaje o para recoger cuerpos metálicos y piezas pequeñas de cajones de escritorio, cajas de herramientas o costureros caóticos.

¿Dónde puedo conseguir imanes de herradura bonitos y grandes?

En tienda-de-iman.es encontrará imanes de herradura tanto de ferrita como de AlNicCo, siendo naturalmente este último el que ejerce una mayor fuerza magnética. Los imanes grandes con polos codificados por colores son especialmente adecuados para los experimentos de aprendizaje descritos.

Por supuesto, en la tienda de imanes también disponemos de superimanes o imanes de neodimio.

¿Qué significa polo norte geográfico y magnético?

Los movimientos de rotación del núcleo líquido de la Tierra crean un enorme campo magnético dentro y alrededor de nuestro planeta, comparable al de una gran barra magnética. Todos los imanes de la Tierra se alinean con el curso de este campo si, por ejemplo, los colgamos libremente de una cuerda. Sin embargo, el polo norte geográfico de nuestro planeta, que representa el punto imaginario de intersección septentrional del eje de rotación de la Tierra, no es congruente con el polo magnético del Ártico. El polo magnético se encuentra a pocos kilómetros del polo geográfico y se desplaza hasta 80 kilómetros al día, dependiendo de la actividad solar. Por confusión, el polo magnético del Ártico es un polo sur magnético. Esta denominación tiene razones históricas. Cuando se descubrió por primera vez que un polo de un imán estaba alineado con el norte, surgió la convención de llamar "polo norte" al lado correspondiente del imán. Más tarde se supo que los polos opuestos se atraen y que el polo magnético situado al norte de la Tierra debe ser, por tanto, un polo sur magnético. Para evitar confusiones, los científicos hablan hoy de "polos magnéticos ártico y antártico".

Fazit: Conclusión: Los imanes de herradura son ideales para las clases escolares

El magnetismo es una excelente manera de entusiasmar a los niños con la ciencia y demostrar, por ejemplo, la fuerza de lorentz sobre los cuerpos metálicos. Los materiales que se atraen como por arte de magia y se alinean según líneas de campo invisibles despiertan la curiosidad sobre las leyes físicas de fondo. Mientras que a los jóvenes investigadores les gusta experimentar, a los mayores les fascina la aplicación práctica de los imanes, ya sea para el bricolaje, el salvamento de mercancías peligrosas o los preciosos cierres de bolsos de diseño y joyas de oro. Benefíciese usted también de las ventajas y pida aquí su imán de herradura adecuado.

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