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Imán
Los imanes forman parte de nuestra vida cotidiana. Los encontramos de diferentes formas, colores y tamaños, y se utilizan para fines muy diversos: Imanes de neodimio, electroimanes, como imanes de barra y de aro o en la conocida forma de imán de herradura, pero ¿qué sabemos realmente de ellos?
La palabra "imán" procede del griego y significa algo así como «piedra de Magnesia». Se trata de una región de la península Helénica donde se dice que los antiguos griegos encontraron por primera vez una piedra que atraía el hierro (magnetita) hace más de 2000 años. La historia de los imanes sigue siendo hoy objeto de interés de innumerables ciencias naturales.
En términos generales, un imán es un cuerpo que atrae o repele magnéticamente a otro cuerpo. Este fenómeno también se conoce como magnetismo y es un fenómeno natural fundamental.
¿Por qué un imán es magnético?
Un imán provoca un campo magnético y también es atravesado por él, por así decirlo. Las llamadas líneas de campo visualizan las fuerzas magnéticas. Las zonas por las que discurre la mayor parte del campo magnético se denominan polos. Los polos opuestos son los polos norte y sur. Sin campos magnéticos, las fuerzas magnéticas no existirían, ya que de lo contrario no habría fuerza entre el imán y el objeto magnetizable.
El mundo también tiene un campo geomagnético (por ejemplo, reconocible por una brújula). Las causas de este campo geomagnético se ocultan probablemente en las profundidades de la Tierra, donde la materia conductora de la electricidad circula y se mueve en corrientes calientes. Las cargas eléctricas son aquí la palabra clave.
La ley de la inducción es la responsable de que se creen campos magnéticos cuando se mueven cargas eléctricas (electroimán). Por otra parte, ciertas partículas elementales poseen momentos magnéticos propios como resultado de su espín, es decir, del momento angular intrínseco de sus partículas fundamentales (imán permanente).
¿Qué tipos de imán existen?
Se distingue entre diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo, antiferromagnetismo y ferrimagnetismo.
- Diamagnetismo: los materiales diamagnéticos no tienen propiedades magnéticas sin un campo magnético externo. Desarrollan un campo magnético inducido opuesto al campo magnético externo.
- Paramagnetismo: los materiales paramagnéticos también necesitan un campo magnético externo. En ese caso, la magnetización en su interior aumenta más que en el exterior, lo que significa que los paramagnetos son atraídos por un campo magnético.
- Ferromagnetismo: El tipo de magnetismo más conocido. Los momentos magnéticos de los ferromagnetos tienden a alinearse en paralelo. Los ferromagnetos generan por sí mismos un campo magnético permanente o son fuertemente atraídos por un campo magnético externo. Como sólidos clásicos, los imanes permanentes, los motores eléctricos o los transformadores son las aplicaciones más comunes.
- Antiferromagnetismo: en los materiales antiferromagnéticos, los imanes elementales vecinos tienen la misma magnitud pero están alineados en direcciones opuestas. Sin un campo magnético externo, no se puede medir la magnetización. Por encima de un cierto límite de temperatura (temperatura de Néel), los materiales antiferromagnéticos se comportan como paramagnéticos.
- Ferrimagnetismo: las sustancias ferrimagnéticas tienen una estructura cristalina en la que los momentos magnéticos en los llamados distritos de Weiss se alinean alternativamente en dirección antiparalela. A diferencia del ferromagnetismo, el orden magnético de los imanes elementales difiere en este caso, por lo que los ferrimagnetos son algo más débiles que los ferromagnetos.
Ejemplos: piedra de hierro cobalto, mezclas de hierro bivalente con iones metálicos bivalentes (cobre, níquel, etc.)
Los imanes y su valor para la humanidad
Desde el descubrimiento y la exploración de los imanes, su gama de usos para la humanidad ha sido enorme. Desde componentes tecnológicos e industriales hasta simples imanes permanentes para la nevera. Hay muchos productos magnéticos diferentes para comprar, que se diferencian por su resistencia o fuerza adhesiva. Pizarras magnéticas, cinta magnética autoadhesiva, miniimanes, alfombrillas magnéticas o imanes de esfera: independientemente de la forma en que se utilicen los materiales magnéticos, todos ellos están unidos por las fuerzas magnéticas de atracción.
A lo largo del tiempo, la investigación experimental ha llevado al desarrollo de sofisticadas aleaciones y potentes sistemas magnéticos. Los más conocidos son:
- Imanes de ferrita
- Imanes de neodimio (NdFeB, neodimio, hierro, boro)
- Imanes AlNiCo (aluminio, níquel, cobalto)
- Imanes SmCo (samario-cobalto)