Propietats dels Imants i Camps Magnètics

Imants

Imants: Els pols s'anomenen Nord i Sud. El pol nord color vermell. Poden ser naturals (magnetita) o artificials. A la vegada els artificials poden ser temporals (ferro) dolç o permanents (l'acer).

Espectre magnètic

conjunt de línies imaginaries del camp magnètic, uneixen el pol nord amb el sud. Temperatura de curie: perden imantació quan són escalfats a temperatura (ferro 770º, níquel 360º, imant ceràmic 450º, cobalt 800º).

Domini magnètic

el camp magnètic d'un grup d'àtoms que s'aligna magnèticament. Quan s'orienten igual el material adquireix propietats magnètiques. Flux magnètic Φ: quantitat de línies de força que surten per un pol. weber (Wb) magnitud escalar. Inducció magnètica (B): quantitat de flux magnètic que travessa perpendicularment una superfície. Magnitud vectorial = fluxmag partit per superfície.

Força magnetomotriu (Fm)

capacitat que té una bobina per generar línies de força en un circuit magnètic. ampers = num espires bobina x intensitat. Permeabilitat magnètica (μ): tendència d'un material a conduir millor les línies de força. Valors més alts d'inducció com més alta sigui la permeabilitat amb un camp magnètic petit. Permeabilitat relativa: compara la seva absoluta amb la de l'aire o buit. Permeabilitat absoluta: relació entre inducció magnètica i la intensitat del camp.

Classificació segons permeabilitat

Ferromagnètics (μr >> 1): fabriquen imants i electroimants (ferro, acer). Paramagnètics (μr ≅ 1 o més gran que 1) comporten com l'aire en buit (alumini, crom, ozó). Diamagnètics (μr ≅ 1 o més baix que 1): coure, plata, plom.

Reluctància magnètica (Rm)

resistència que ofereix al pas del flux magnètic. henrys. Partit per permeabilitat absoluta x secció transversal.

Llei de Hopkinson

flux magnètic és directament proporcional a la força magnetomotriu de la bobina i inversament proporcional a la reluctància del medi que rep les línies de força = flux mag = Fm partit Rm.

Llei de Faraday

força electromotriu induïda a una espira a l'espai és igual a la variació del flux magnètic.

Cicle de histèresi

quan magnetitzes un material i aquest continua mantenint el senyal magnètic un cop retirat el que li ha induït el camp magnètic.

Materials durs

- emmagatzematge d'energia (imants permanents) / emmagatzematge d'informació (gravació magnètica).

Materials tous

- multiplicació de flux (nuclis de màquines elèctriques i transformadors) / aplicacions amb transductors (nuclis de sensors).

Pèrdues magnètiques

per histèresi (Ph) per corrent de Foucault (Pf) (depèn del gruix de la xapa magnètica).

Paràmetres òptims

Permeabilitat (μ) ↑, Saturació (Bmax) ↑, Pèrdues en el ferro (PFe) ↓. Ferro dolç: Baix contingut de carboni, és el més utilitzat. Ferro amb aliatge sicili (2-3% Si): l'aliatge millora la resistivitat del ferro, disminueix la força coercitiva i augmenta l'estabilitat del ferro. Acer (xapa magnètica): silici (0-3% Si). Segons la fabricació poden ser Gra orientat i Gra no orientat. Hem de tenir en compte el coeficient d'ampliament per evitar les màximes pèrdues possibles.

Magnètics durs

Imants ceràmics o ferrites: aparença llisa i gris fosc, de qualsevol forma, és un dels més utilitzats. Molt fràgils, partícules molt fines de ferromagnètic que es transformen en un conglomerat mitjançant tractaments. Imants d'almico: composats per alumini, níquel i cobalt. Mitjançant una fusió de 8% alumini, un 14% de níquel, un 24% de cobalt, un 51% de ferro i 3% de coure a elevades temperatures. Bon preu però poca força. Imants de terres rares: Aparença metàl·lica i petits, força de 6 a 10 superior als convencionals.

Altres propietats

Alta resistència a desmagnetització. Rovellen fàcilment. Imants flexibles: aglomerant partícules magnètiques (ferro i estronci) dins d'un elastòmer (PVC cautxú). Principal característica: FLEXIBILITAT. Electroimant: És un imant el qual el camp magnètic és produït per un flux d'un corrent elèctric, al contrari el camp magnètic desapareix si no hi ha flux de corrent.

Aplicacions electroimant

Crear el camp magnètic de màquines elèctriques, grues, timbres, contactors, relé, aparells de protecció.

BOBINES

Un component electrònic passiu que a causa de l'autoinducció emmagatzema energia en forma de camp magnètic a causa del pas del corrent. Un inductor ideal seria aquell que té inductància però que no té resistència ni capacitància. Inductància: La capacitat d'emmagatzemar energia. Més voltes de bobina = més inductància.

Energia emmagatzemada per una bobina

quan carreguem una bobina, la font de tensió continua li aporta una energia, que la bobina acumula en el seu interior com a camp magnètic. La quantitat d'energia emmagatzemada vindrà donada per: 𝑊 = 1/2 × 𝐿 × 𝐼 x 2