Un imán dipolar es el tipo más simple de imán . Tiene dos polos, uno norte y otro sur. Sus líneas de campo magnético forman bucles cerrados simples que emergen del polo norte, vuelven a entrar en el polo sur y luego pasan a través del cuerpo del imán. El ejemplo más simple de un imán dipolar es un imán de barra . [1]
En los aceleradores de partículas , un imán dipolar es el electroimán utilizado para crear un campo magnético homogéneo a lo largo de una cierta distancia. El movimiento de las partículas en ese campo será circular en un plano perpendicular al campo y colineal a la dirección del movimiento de las partículas, y libre en la dirección ortogonal a ella. Por lo tanto, una partícula inyectada en un imán dipolar viajará en una trayectoria circular o helicoidal . Al agregar varias secciones dipolares en el mismo plano, aumenta el efecto radial de flexión del haz.
En la física de aceleradores , los imanes dipolares se utilizan para crear curvas en la trayectoria de diseño (u "órbita") de las partículas, como en los aceleradores circulares. Otros usos incluyen:
La fuerza sobre una partícula cargada en un acelerador de partículas ejercida por un imán dipolar se puede describir mediante la ley de fuerza de Lorentz , donde una partícula cargada experimenta una fuerza de
(en unidades del SI ). En el caso de un imán dipolar de un acelerador de partículas, el haz de partículas cargadas se desvía a través del producto vectorial de la velocidad de la partícula y el vector del campo magnético, y la dirección también depende de la carga de la partícula.
La cantidad de fuerza que se puede aplicar a una partícula cargada por un imán dipolar es uno de los factores limitantes para los aceleradores de protones e iones de sincrotrón y ciclotrón modernos . A medida que aumenta la energía de las partículas aceleradas, requieren más fuerza para cambiar de dirección y requieren campos B más grandes para ser dirigidas. Las limitaciones en la cantidad de campo B que se puede producir con los electroimanes dipolares modernos requieren que los sincrotrones/ciclotrones aumenten de tamaño (aumentando así el número de imanes dipolares utilizados) para compensar los aumentos en la velocidad de las partículas. En el sincrotrón moderno más grande, el Gran Colisionador de Hadrones , hay 1232 imanes dipolares principales utilizados para doblar la trayectoria del haz de partículas, cada uno con un peso de 35 toneladas métricas. [2]
Otros usos de los imanes dipolares para desviar partículas en movimiento incluyen la medición de la masa de isótopos en espectrometría de masas y la medición del momento de partículas en física de partículas .
Este tipo de imanes también se utilizan en los televisores tradicionales, que contienen un tubo de rayos catódicos , que es esencialmente un pequeño acelerador de partículas . Sus imanes se denominan bobinas deflectoras . Los imanes mueven un único punto de la pantalla del tubo de televisión de forma controlada por toda la pantalla.
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