Un imán dipolo es el tipo de imán más simple . Tiene dos polos, uno norte y otro sur. Sus líneas de campo magnético forman simples bucles cerrados 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 dipolo es una barra magnética . [1]
En los aceleradores de partículas , un imán dipolo es el electroimán que se utiliza para crear un campo magnético homogéneo a 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 él. Así, una partícula inyectada en un imán dipolo viajará en una trayectoria circular o helicoidal . Al agregar varias secciones dipolares en el mismo plano, aumenta el efecto de flexión radial del haz.
En física de aceleradores , los imanes dipolares se utilizan para realizar curvaturas en la trayectoria de diseño (u 'órbita') de las partículas, como en los aceleradores circulares. Otros usos incluyen:
La fuerza ejercida por un imán dipolo sobre una partícula cargada en un acelerador de partículas puede describirse mediante la ley de fuerza de Lorentz , donde una partícula cargada experimenta una fuerza de
(en unidades SI ). En el caso de un imán dipolo de acelerador de partículas, el haz de partículas cargadas se desvía mediante el producto cruzado 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 un imán dipolo puede aplicar a una partícula cargada es uno de los factores limitantes de los modernos aceleradores de protones e iones sincrotrón y ciclotrón . A medida que aumenta la energía de las partículas aceleradas, requieren más fuerza para cambiar de dirección y requieren campos B más grandes para dirigirse. 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 que se utilizan para doblar la trayectoria del haz de partículas, cada uno de los cuales pesa 35 toneladas métricas. [2]
Otros usos de los imanes dipolares para desviar partículas en movimiento incluyen la medición de masa isotópica en espectrometría de masas y la medición del momento de partículas en física de partículas .
Estos 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 llaman bobinas deflectoras . Los imanes mueven un único punto de la pantalla del tubo de TV de forma controlada por toda la pantalla.
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