Electroimant
Un electroimant és un tipo d'iman en el que el camp magnètic es produïx per mig del fluix d'una corrent elèctrica, desapareixent en quant cessa dita corrent.[1] Els electroimanes generalment consistixen en un gran número de espiras d'aram, molt pròximes entre sí que creen el camp magnètic.[2] Les espiras d'aram a sovint es enrollan al voltant d'un núcleu magnètic fet d'un material ferromagnético o ferrimagnético, com el ferro; el núcleu magnètic concentra el fluix magnètic i fa un iman més potent.
La principal ventaja de l'electroimant sobre un iman permanent, és que el camp magnètic es pot canviar de forma ràpida per mig del control de la cantitat de corrent elèctrica en el devanado. No obstant, a diferència d'un iman permanent, un electroimant requerix d'una font d'alimentació per a mantindre els camps.
Els electroimanes són àmpliament usats com a components d'atres dispositius elèctrics, com motors, generadors, relés, altaveus, discs durs, màquines MRI , instruments científics i equips de separació magnètica. Els electroimanes també s'ampren en l'indústria per a arreplegar i moure objectes pesats, com la ferralla de ferro i acer.[3]
Història
[editar | editar còdic]El científic danés Hans Christian Ørsted va descobrir en 1820 que les corrents elèctriques creen camps magnètics. En el mateix any el físic francés André-Marie Ampère va mostrar que era possible magnetizar un núcleu de ferro introduint en un solenoide. Este descobriment va permetre al científic britànic William Sturgeon de desenrollar l'electroimant en 1824.[4][5] El seu primer electroimant va ser una peça de ferro en forma de ferradura que estava envolta en un total de 18 arrollamientos d'aram de coure nuet (el cable aïllat no existia encara). El ferro estava barnizado per a aïllar-ho dels bobinados. Quan es va passar una corrent a través de la bobina, el ferro es magnetizó i va atraure a atres peces de ferro; quan la corrent es va detindre, va perdre la magnetisació. Sturgeon va mostrar la seua potència en conseguir que encara que solament pesava sèt onces (uns 200 grams), podia alçar nou lliures (aproximadament 4 quilos) quan se li aplicava la corrent d'una bateria d'una única cèlula. No obstant, els electroimanes de Sturgeon eren dèbils degut a que l'aram no aïllat que utilisava solament podia ser envolt en una única capa espayada al voltant del núcleu, lo que llimitava el número de regressos.
A partir de 1830, el científic nortamericà Joseph Henry va millorar de manera sistemàtica i va popularisar l'electroimant. Usant un aram en aïllament de fil de seda inspirat per l'us que Schweigger havia fet de l'aram aïllat per a fer un galvanómetro, va ser capaç de enrollar múltiples capes d'aram en els núcleus, creant poderosos imans en mils de regressos d'aram, entre ells un que va poder soportar 2063 lliures (935,76 kg). El principal us dels electroimanes era en el telégraf sounders.
La teoria de domini magnètic de com treballaven els núcleus ferromagnéticos va ser propost per primera volta en 1906 pel físic francés Pierre Weiss, i la detallada teoria de la mecànica quàntica moderna del ferromagnetisme va ser elaborat en 1920 per Werner Heisenberg, Lev Landau, Felix Bloch i uns atres.
Funcionament
[editar | editar còdic]
El material del núcleu de l'iman (generalment ferro) es compon de chicotetes regions anomenades dominis magnètics que actuen com a menuts imans. Ans que la corrent en l'electroimant s'active, els dominis en el núcleu de ferro estan en direccions a l'encert, per lo que els seus camps magnètics menuts s'anulen entre sí, i el ferro encara no té un camp magnètic de gran escala. Quan una corrent passa a través de l'aram envolt al voltant de la plancha, el seu camp magnètic penetra en el ferro, i fa que els dominis giren, alineant-se en paralel al camp magnètic, per lo que els seus camps magnètics diminuts s'afigen al camp de l'aram, creant un camp magnètic que s'estén en l'espai al voltant de l'iman.[6] Quant major és la corrent que passa a través de la bobina d'aram, més dominis són alineats, aumentant l'intensitat del camp magnètic. Finalment, tots els dominis estaran alineats, nous auments en la corrent solament causen llaugers auments en el camp magnètic: este fenomen es denomina saturació. Quan la corrent en la bobina està desactivada, la majoria dels dominis perden l'alliniació i tornen a un estat aleatori i aixina desapareix el camp. No obstant en alguns l'alliniació persistix, ya que els dominis tenen dificultats per a perdre la seua direcció de magnetisació, deixant en el núcleu un iman permanent dèbil. Este fenomen, cridat remanencia, es deu a la histéresis del material. Aplicar una corrent alterna decreixent a la bobina, retirar el núcleu i colpejar-ho o calfar-ho per damunt del seu punt de Curie reorientará els dominis, fent que el camp residual es debilite o desaparega.
El tipo més simple d'electroimant és un tros d'aram enrollado. Una bobina en forma de tubo recte (semblat a un tornell) es diu solenoide, i quan ademés es curva de manera que els extrems coincidixquen es denomina toroide. Poden produir-se camps magnètics molt més forts si se situa un «núcleu» de material paramagnético o ferromagnético (normalment ferro dolç o ferrita, encara que també s'utilisa el cridat acer elèctric) dins de la bobina. El núcleu concentra el camp magnètic, que pugues llavors ser molt més fort que el de la pròpia bobina.
Els camps magnètics generats per bobines s'orienten segons la regla de la mà dreta. Si els dits de la mà dreta es tanquen entorn a la direcció del camp magnètic B, el polze indica la direcció de la corrent I. El costat de l'electroimant del que ixen les llínees de camp es definix com a «pol nort».
Ademés, dins de la bobina es creen corrents induïdes quan està somesa a un fluix variable. Estes corrents són anomenades corrents de Foucault[7] i en general són indesijables, ya que calfen el núcleu i provoquen una pèrdua de potència en forma de calor.
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Mimeur, Robert (1955). Electromecànica de precisió (en és), Reverte. ISBN 9788429130607.
- ↑ McKeehan, L. W. (1971). Magnetisme (en és), Reverte.
- ↑ (2012) Intelligent Mechatronic Systems: Modeling, Control and Diagnosis, Springer Science & Business Mija, pp. 403–405. ISBN 144714628X.
- ↑ citat en
- ↑ Windelspecht, Michael. Groundbreaking Scientific Experiments, Inventions, and Discoveries of the 19th Century, xxii, Greenwood Publishing Group, 2003, ISBN 0-313-31969-3.
- ↑ Balcells, Josep (1992). Interferències electromagnètiques en sistemes electrònics (en és), Marcombo. ISBN 8426708412.
- ↑ Antón; Andrés, {{{nom2}}}; Barri, {{{nom3}}} (2009-05). Física 2º Bachillerat (en és), Editex. ISBN 9788497715898.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Electroimán» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.