El campo magnético y la fuerza son las principales diferencias entre los imanes permanentes y los electroimanes. Una bobina de alambre enrollado crea el campo magnético en un electroimán, mientras que el campo magnético de un imán permanente (barra) no se puede alterar. La fuerza de un imán permanente está determinada por el material utilizado en su construcción, pero la fuerza de un electroimán está determinada por el paso de la corriente eléctrica a través de él. Los imanes de cerámica, los imanes flexibles, los imanes de boro de hierro de neodimio y los imanes de cobalto de samario son los cuatro tipos de imanes permanentes (barra). Cada uno tiene su propio conjunto de usos y tipos.
Veamos las distinciones entre un imán permanente y un electroimán con mayor detalle.
Imán permanente
Estos imanes tienen la capacidad de mantener su magnetismo y sus características magnéticas durante un período de tiempo más prolongado. Los imanes permanentes están hechos de materiales duros fuertemente magnéticos . El imán de barra es un excelente ejemplo de un imán permanente. Este imán muestra el comportamiento de los imanes con gran detalle. Los imanes permanentes también se conocen como imanes de barra .
Tipos de imanes permanentes
En esta sección se discutirán los muchos tipos de imanes permanentes. Son los siguientes:
- Imanes cerámicos: Son los imanes permanentes más rentables disponibles. Los utilizamos en la industria de procesamiento de alimentos, así como en imágenes de resonancia magnética y otros campos.
- Imanes flexibles : se utilizan en los sellos de las puertas de los refrigeradores. Se pueden usar polímeros de caucho, plásticos y polvos magnéticos para crearlos.
- NdFeB (Imán de boro de hierro de neodimio): Estos son imanes de tierras raras. Es bastante fácil de oxidar. Es una sustancia de alto precio. Se utiliza con frecuencia en la fabricación de joyas, encuadernación y otras artesanías.
- Imán de samario cobalto (SmCo): Estos también son imanes de tierras raras. Es resistente a la temperatura ya la oxidación. Tienen un campo magnético más fuerte. Se pueden utilizar en motores de gama alta, turbomaquinaria y otras aplicaciones.
Aplicación de Imanes Permanentes
- Los discos duros, los motores, los vehículos, los generadores, los televisores, los teléfonos, los auriculares, los altavoces, los transductores y los sensores requieren imanes permanentes. El propósito más común de un imán es atraer otras cosas magnéticas, pero también cumple una variedad de tareas en dispositivos eléctricos.
- La mayoría de los altavoces utilizan un imán permanente que interactúa con una bobina de alambre (un electroimán, en realidad). La señal de audio viaja a lo largo del cable y hace que el altavoz se mueva. El altavoz crea sonido moviendo el aire.
- Los ganchos o cierres magnéticos se encuentran con frecuencia en armarios u otras puertas de muebles. Por lo general, se fabrican con un imán de cerámica barato intercalado entre dos placas de acero que atraen y tocan una «placa de impacto» de acero en la puerta.
Desventajas de los imanes permanentes
- El campo magnético de un imán permanente solo se puede crear por debajo de una temperatura particular. Como resultado, estos imanes no son adecuados para su uso en aplicaciones de dispositivos calientes.
- Con el tiempo, estos imanes permanentes se deterioran. Como resultado, se reduce la intensidad máxima del campo magnético. Los polos del imán permanente no se pueden cambiar.
Electroimán
El dispositivo actúa como un imán cuando se conecta una batería a un solenoide (una bobina de alambre enrollada alrededor de un clavo). El campo magnético creado por la corriente que fluye a través de la bobina es el responsable de esto. El magnetismo de la uña dura tanto como esté circulando actualmente por la bobina; si no hay corriente, se pierde el magnetismo del clavo. Cuando enrollas una bobina de alambre alrededor de un núcleo de hierro , puedes hacer electroimanes .
Tipos de electroimanes
Los electroimanes se clasifican en resistivos, superconductores o híbridos.
- Electroimanes resistentes: Este tipo de imán utiliza hilos de cobre para crear un campo magnético. El campo magnético se crea cuando el alambre de cobre se enrosca alrededor de una pieza de hierro y se envía una corriente eléctrica a través del alambre de cobre. Cuanto más fuerte es el campo, más cables de cobre están retorcidos.
- Electroimanes híbridos: Son una mezcla de los dos tipos de electroimanes mencionados anteriormente, electroimanes resistivos y superconductores.
- Imanes superconductores: están hechos de metal superconductor, que no tiene resistencia al flujo de corriente. El mismo enfoque se utiliza para crear imanes superconductores. La temperatura de la bobina de cobre se reduce utilizando nitrógeno líquido o helio líquido en estos electroimanes. La baja temperatura separa los átomos de cobre del flujo de corriente, lo que da como resultado un campo magnético alto. Incluso cuando se corta la energía, estos electroimanes continúan funcionando.
Aplicación de Electroimanes
- Los electroimanes son el tipo de imán más utilizado en los transformadores. Cuando alimenta electricidad al transformador, las bobinas crean campos magnéticos cambiantes. Esto hace que se genere un voltaje. Los transformadores se emplean generalmente en el sistema de energía eléctrica para gestionar voltajes alternativos.
- Puede obtener el voltaje deseado cuando lo desee. Podemos lograr esto alterando el flujo de corriente. Los electroimanes también se pueden utilizar en cerraduras magnéticas, relés, levitación magnética, timbres eléctricos y parlantes, entre otras cosas.
Desventajas de los electroimanes
- Se requieren conexiones de cobre en una gran cantidad de electroimanes. Como resultado, no son adecuados para su uso en áreas compactas. También necesitan mucho mantenimiento. El electroimán puede resultar dañado por el cortocircuito.
- Los electroimanes requieren una fuente de corriente constante. Debido a numerosas variables, como el calentamiento óhmico, los picos de voltaje inductivo, las pérdidas en el núcleo, el acoplamiento de la bobina, etc., esto puede afectar los imanes y su campo en algún momento en el futuro.
Diferencia entre imán permanente y electroimán
La diferencia entre un imán permanente y un electroimán es la siguiente:
- Los imanes permanentes se magnetizan permanentemente, mientras que los electroimanes se magnetizan temporalmente.
- El primero está hecho de materiales duros, mientras que el segundo está hecho de materiales blandos.
- La intensidad de la línea del campo magnético es fija, es decir, no se puede cambiar en los imanes permanentes, mientras que la fuerza de las líneas del campo magnético se puede ajustar para satisfacer nuestras necesidades en los electroimanes.
- Los polos son fijos en el primero mientras que los polos pueden variar en el segundo.
Similitudes entre imanes permanentes y electroimanes
Ambos imanes tienen líneas de campo magnético ficticias. Los imanes tienen polos norte y sur, y su comportamiento está determinado por los polos norte y sur geográficos de la Tierra. Las características del magnetismo están presentes en ambos imanes.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Por qué se utiliza el hierro dulce como electroimán?
Responder:
Cuando fluye la corriente, el hierro dulce dentro de la bobina se convierte en un imán, lo que fortalece el campo magnético. Debido a que el hierro dulce pierde su magnetismo tan pronto como la corriente deja de fluir, es una buena opción.
Pregunta 2: ¿Por qué los fabricantes usan acero para fabricar imanes permanentes?
Responder:
El acero es una aleación de hierro y carbono. El acero no es magnético en su forma nativa, pero puede convertirse para volverse magnético. Cuando una pieza de acero no magnética se coloca cerca de un imán, los átomos que contiene se reorganizan de tal manera que se forma un imán permanente. A medida que los átomos se alinean, se crea un campo magnético que mantiene su intensidad. Los átomos de un elemento deben estar adecuadamente alineados para producir un campo magnético. Debido a la disposición inherente de sus átomos, el acero es extremadamente útil para este propósito.
Pregunta 3: ¿Cuál es la diferencia entre un imán permanente y un electroimán?
Responder:
Un imán permanente es un elemento material que se magnetiza y genera su propio campo magnético. Por otro lado, cuando se permite que una corriente eléctrica fluya a través de una bobina de alambre, funciona como un imán llamado electroimán.
Pregunta 4: ¿Qué beneficios tiene un electroimán sobre un imán permanente?
Responder:
La principal ventaja de los electroimanes es que pueden controlar su intensidad de atracción magnética encendiendo o apagando el imán y cambiando la corriente. También tienen una atracción más fuerte que los imanes permanentes. Según algunas estimaciones, el electroimán más grande es 20 veces más potente que el imán permanente más potente.
Pregunta 5: ¿Cuál es el propósito de un imán?
Responder:
Los generadores eléctricos utilizan imanes para generar electricidad, mientras que los motores eléctricos utilizan imanes para convertir la energía eléctrica en energía mecánica. Lo utilizan parlantes, timbres eléctricos, trenes de levitación magnética, pantallas de TV y computadoras, teléfonos celulares, refrigeradores y otros dispositivos electrónicos.
Pregunta 6: ¿Cuáles son las ventajas de los electroimanes sobre los imanes permanentes?
Responder:
Los imanes permanentes son más caros. Los electroimanes son menos costosos. Esto se debe al menor costo de los materiales utilizados en el electroimán. La fuerza magnética de un electroimán se puede ajustar para satisfacer sus necesidades. En el caso de un imán permanente, esto no es factible.