Los imanes son materiales que producen campos magnéticos, que atraen metales específicos. Cada imán tiene un polo norte y un polo sur. Los polos opuestos se atraen, mientras que los polos se repelen.
Si bien la mayoría de los imanes están hechos de metales y aleaciones de metales, los científicos han ideado formas de crear imanes a partir de materiales compuestos, como los polímeros magnéticos.
Lo que crea el magnetismo
El magnetismo en los metales se crea por la distribución desigual de electrones en los átomos de ciertos elementos metálicos. La rotación y el movimiento irregulares causados por esta distribución desigual de electrones desplazan la carga dentro del átomo hacia adelante y hacia atrás, creando dipolos magnéticos.
Cuando los dipolos magnéticos se alinean, crean un dominio magnético, un área magnética localizada que tiene un polo norte y un polo sur.
En materiales no magnetizados, los dominios magnéticos se enfrentan en diferentes direcciones, cancelándose mutuamente. Mientras que en los materiales magnetizados, la mayoría de estos dominios están alineados, apuntando en la misma dirección, lo que crea un campo magnético. Cuantos más dominios se alineen, más fuerte será la fuerza magnética.
Tipos de imanes
- Magnetos permanentes (también conocidos como imanes duros) son aquellos que producen constantemente un campo magnético. Este campo magnético es causado por el ferromagnetismo y es la forma más fuerte de magnetismo.
- Imanes temporales (también conocidos como imanes blandos) son magnéticos solo en presencia de un campo magnético.
- Electroimanes requieren una corriente eléctrica para correr a través de sus cables de bobina para producir un campo magnético.
El desarrollo de imanes
Los escritores griegos, indios y chinos documentaron el conocimiento básico sobre el magnetismo hace más de 2000 años. La mayor parte de esta comprensión se basó en observar el efecto de la piedra imán (un mineral de hierro magnético natural) en el hierro.
La investigación inicial sobre el magnetismo se llevó a cabo ya en el siglo XVI, sin embargo, el desarrollo de imanes modernos de alta resistencia no se produjo hasta el siglo XX.
Antes de 1940, los imanes permanentes se usaban solo en aplicaciones básicas, como brújulas y generadores eléctricos llamados magnetos. El desarrollo de imanes de aluminio-níquel-cobalto (Alnico) permitió que los imanes permanentes reemplazaran a los electroimanes en motores, generadores y altavoces.
La creación de imanes de samario-cobalto (SmCo) en la década de 1970 produjo imanes con el doble de densidad de energía magnética que cualquier otro imán disponible anteriormente.
A principios de la década de 1980, una mayor investigación sobre las propiedades magnéticas de los elementos de tierras raras condujo a descubrimiento de imanes de neodimio-hierro-boro (NdFeB), lo que condujo a una duplicación de la energía magnética sobre SmCo imanes
Los imanes de tierras raras ahora se usan en todo, desde relojes de pulsera y iPads hasta motores de vehículos híbridos y generadores de turbinas eólicas.
Magnetismo y temperatura
Los metales y otros materiales tienen diferentes fases magnéticas, dependiendo de la temperatura del entorno en el que se encuentran. Como resultado, un metal puede exhibir más de una forma de magnetismo.
El hierro, por ejemplo, pierde su magnetismo y se vuelve paramagnético cuando calentado por encima de 1418 ° F (770 ° C). La temperatura a la que un metal pierde fuerza magnética se llama temperatura de Curie.
El hierro, el cobalto y el níquel son los únicos elementos que, en forma de metal, tienen temperaturas de Curie superiores a la temperatura ambiente. Como tal, todos los materiales magnéticos deben contener uno de estos elementos.
Metales ferromagnéticos comunes y sus temperaturas de curie
| Sustancia | Temperatura curie |
| Hierro (Fe) | 1418 ° F (770 ° C) |
| Cobalto (Co) | 2066 ° F (1130 ° C) |
| Níquel (Ni) | 676.4 ° F (358 ° C) |
| Gadolinio | 66 ° F (19 ° C) |
| Disprosio | -301.27 ° F (-185.15 ° C) |