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Imán permanente
Un imán permanente o un imán permanente es un material del cual siempre emana una fuerza magnética. Dicho imán permanente puede atraer sustancias ferromagnéticas (por ejemplo, hierro o cobalto). Además, los polos del mismo nombre de dos imanes permanentes se repelen entre sí. Un imán permanente puede desmagnetizarse mediante un fuerte campo magnético externo, que contrarresta el campo magnético del imán permanente. Una magnetización también es posible por una fuerza mecánica fuerte o al alcanzar una temperatura por encima de la llamada temperatura de Curie
¿Qué imanes permanentes hay?
Hay básicamente tres tipos de imanes permanentes: imanes de neodimio, imanes de ferrita e imanes de AlNiCo. Entre dos polos del mismo nombre de dos imanes, por ejemplo, entre dos polos norte o dos polos sur, las fuerzas magnéticas son repulsivas. Si los polos son opuestos, es decir, polo sur a polo norte o viceversa, los dos imanes se atraen entre sí. Varias aleaciones, níquel, cobalto y hierro son sustancias ferromagnéticas. Se pueden magnetizar. También son atraídos por un imán permanente.
Imán permanente y electroimán
A diferencia de un solenoide, un imán permanente no requiere energía eléctrica para mantener un campo magnético. Los giros de electrones en el imán permanente se alinearon en paralelo y permanecen en esta orientación gracias a la interacción de intercambio. La propia alineación paralela se puede lograr, por ejemplo, mediante un campo magnético. Los imanes también pueden surgir naturalmente, por ejemplo, al enfriar la roca ferromagnética fundida. Por lo tanto, el nombre viene del camino: los antiguos griegos encontraron piedras magnéticas en ese momento cerca de la ciudad Magnesia.
Un electroimán también se puede apagar efectivamente apagando la alimentación. Además, también es posible reposicionarlo, en el que simplemente se cambia la dirección actual. Sin embargo, un imán permanente no puede simplemente apagarse, por lo que la designación también afecta a esto. Por lo tanto, solo el suministro de energía mecánica, térmica o magnética conduce a una desmagnetización. En particular, en los dos primeros casos, es posible que la sustancia fundamental del imán permanente esté dañada. Además, el imán permanente debe magnetizarse nuevamente después de la magnetización. Como ya se mencionó, un imán permanente por encima de la temperatura específica de Curie se desmagnetiza completamente. Por lo tanto, es lógico que un imán permanente tenga una temperatura máxima de funcionamiento.
Cómo un material ferromagnético se convierte en un imán permanente
El propio proceso de magnetización sigue una llamada histéresis, lo que se denomina comportamiento asimétrico del material o la magnetización durante el aumento de un campo magnético externo y la subsiguiente reducción del campo magnético. La formación de la histéresis se basa en la interacción de intercambio, que estabiliza la orientación de los imanes elementales en el material ferromagnético. Un ferromagneto no magnetizado, por lo tanto, tiene diferentes propiedades magnéticas que un ferromagneto magnetizado. El campo magnético del ferromagneto restante después de la alineación de los espines del electrón después de apagar el campo magnético externo hace que el material ferromagnético sea un imán permanente. Además, esta magnetización restante se llama remanencia.
A menudo, la fuerza de un campo magnético de un imán permanente depende de los materiales utilizados. La intensidad del campo magnético también depende de cómo y especialmente de cómo se magnetizó exactamente el material. Una gran remanencia solo se puede lograr si todos los espines atómicos están completamente alineados. Esto requiere máquinas correspondientes y conocimientos técnicos. Los campos magnéticos en sí mismos solo surgen a través de un movimiento de carga, como lo describen las ecuaciones de Maxwell. También muestran que un campo magnético siempre surge con un polo sur y un polo norte. Las cargas en movimiento en el imán permanente son los electrones de los átomos individuales con su giro electrónico característico. Este movimiento de carga microscópica y el estado de movimiento resultante de los electrones dan como resultado un momento magnético y una fuerza magnética. Estas fuerzas siguen un campo magnético, que puede ser representado por líneas de campo. Dependiendo de la distancia de las líneas de campo entre sí, el campo magnético es más fuerte o más débil. Además, las líneas de campo indican la dirección del campo magnético: las líneas de campo siempre se muestran fuera del campo magnético desde el polo norte al polo sur. Sin embargo, no se detienen en el imán en sí, sino que continúan allí: en el propio imán, las líneas de campo apuntan desde el polo sur al polo norte.
La fuerza magnética que resulta de un imán permanente depende principalmente del tamaño, la energía de la interacción de intercambio, la integridad de la orientación y el tamaño de los momentos magnéticos de los átomos individuales. El producto energético mide la energía magnética de un imán. Dicha energía magnética está influenciada por las cantidades que se acaban de mencionar y también se almacena en un imán permanente. El producto energético, a su vez, es un indicador de la calidad de un imán: cuanto mayor es el producto energético, mayor es la calidad y mayor es la energía magnética de un imán permanente.