1. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Materiales magnéticos

2. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Magnetismo: es el fenómeno mediante el cual los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales.
Este fenómeno se aprovecha
en dispositivos tales como:
- Generadores de electricidad
- Transformadores
- Motores eléctricos.

3. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Algunos ejemplos conocidos de materiales con propiedades magnéticas: materiales como el hierro, aceros y el mineral magnetita (imanes naturales).
En general todos los materiales son influidos en mayor o menor grado por la presencia de campos magnéticos.

4. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Dipolos magnéticos.

5. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Vectores de campo magnético.
H=N.i/l
H: intensidad del campo
magnético. Unidades [Av/m]
N: numero de espiras.
i: intensidad de corriente.
l : longitud del conductor.

6. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Induccion magnetica B
“B representa la magnitud de la intensidad del campo magnético dentro de una sustancia que se encuentra bajo la influencia del campo H”.

7. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Induccion magnetica.
B=μH
B: Inducción magnética o densidad de flujo magnético.
La unidad de B es el Tesla o bien [Wb/m²].
μ: Permeabilidad magnética. Propiedad especifica del medio a
través del cual pasa el campo H y en el cual es medido B. Se
mide en [Wb/A-m] o [H/m].
En el vacio
Bo=μoH
μo: permeabilidad del vacio. Es una constante universal cuyo valor es:4πx10⁻⁷ [H/m].

8. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Un parámetro importante para definir las propiedades magnéticas en sólidos
μr = μ/μo
Permeabilidad relativa. “Es una medida del grado con que un material puede ser magnetizado.”

9. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Otra magnitud vectorial importante
M → magnetización del solido
Bo= μo H + μo M
En presencia de un campo
magnetico H los momentos
magneticos dentro del material
tienden a alinearse y a reforzarlo

10. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
M es proporcional al campo aplicado
M=Xm H
Xm : suceptibilidad magnetica
Este parametro se relaciona con la permeabilidad magnetica a traves de la relacion
Xm= μr -1

11. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Momentos magnéticos
En cada átomo un electrón tiene momentos magnéticos que se originan de dos fuentes distintas
1.Relacionado con el giro del electrón
alrededor del núcleo.
2. Momento magnético originado por el giro
del electrón sobre su eje (Spin).

12. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Momento magnético neto
En cada átomo los momentos orbitales de algunos pares electrónicos se cancelan unos a otros.
Por tanto los átomos que tienen sus niveles y subniveles orbitales llenos no son susceptibles de ser magnetizados.
El momento magnético neto de un átomo es la suma de los momentos magnéticos de los electrones constituyentes incluyendo las contribución de los momentos orbitales y los momentos magnéticos del giro del electrón sobre su eje (spin).

13. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
En todos los materiales se manifiesta alguna interacción entre los dipolos magnéticos y un campo magnético externo.
La magnitud de esta interacción es la que define los distintos tipos de magnetismo, los cuales se designan como:
•Paramagnetismo
•Diamagnetismo
•Ferromagnetismo
•Ferrimagnetismo*
•Antiferromagnetismo*
*Estas ultimas dos variantes se consideran variantes del ferromagnetismo.

14. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Paramagnetismo.
En presencia de un campo magnético H
Los dipolos se reorientan reforzando levemente el campo H

15. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Diamagnetismo.
En presencia de un campo magnético H.
Los dipolos se reorientan en dirección contraria a la del campo H

16. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Ferromagnetismo.
En ciertos materiales se manifiestan momentos magnéticos permanentes o presentan una susceptibilidad magnética elevada.
Este fenómeno se presenta en materiales tales como: hierro (Ferrita α. BCC), cobalto, níquel y algunas tierras raras tales como el gadolinio.

17. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES

18. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Antiferromagnetismo.
En este caso el acoplamiento de momentos magnéticos de átomos o iones produce un alineamiento antiparalelo.
Ej: oxido de manganeso MnO
Mn2+ y O2-
O2- no presenta momento magnético neto
Mn2+ tiene un momento magnético asociado
al spin. Estos momentos magnéticos tienen
Una distribución antiparalelo.
Macroscópicamente el momento magnético
neto es nulo

19. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Ferrimagnetismo.
Macroscópicamente el ferrimagnetismo es similar al ferromagnetismo
La diferencia reside en el origen de los momentos magnéticos.
No se produce una anulación completa de los momentos magnéticos por lo tanto se tiene un momento ferrimagnetico asociado.

20. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Influencia de la temperatura en el comportamiento magnético.
La temperatura aumenta la agitación magnética.
Esto puede desalinear los momentos magnéticos.
Magnetización de saturación es máxima a 0°K.
Al aumentar la temperatura la magnetización disminuye gradualmente hasta para finalmente descender abruptamente a cero.
Esta temperatura para la cual la
magnetización se anula se denomina
temperatura de Curie (Tc).
Por encima de la temperatura Tc
Los materiales ferro y ferrimagneticos
Presentan características paramagnéticas.

21. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Dominios magnéticos.
Cualquier material ferromagnetico y ferrimagnetico presenta regiones tridimensionales en su estructura en la cual los dipolos magnéticos se encuentran alineados.

22. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Región de separación de dominios
(Paredes de Bloch).

23. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Ciclo de histéresis magnética

24. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Materiales magnéticos blandos y materiales magnéticos duros

25. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Materiales magnéticos blandos.
Se utilizan en dispositivos sometidos a campos magnéticos variables.
Características.
•Alta permeabilidad inicial
•Baja fuerza coercitiva.
Un material con estas características puede alcanzar saturación magnética aplicando un campo magnético pequeño y tener una baja remanecía magnética.

26. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Materiales magnéticos duros
Se utilizan en imanes permanentes.
Deben tener una alta resistencia a la desmagnetización.
Características.
•Remanencia coercitiva alta
•Densidad de flujo alta
•Permeabilidad inicial alta

27. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Superconductividad.
Fenómeno de tipo eléctrico.
Por debajo de una temperatura dada la resistencia eléctrica de algunos materiales cae virtualmente a cero.

28. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Según su respuesta magnética los materiales superconductores pueden clasificarse en dos clases Tipo I y Tipo II.
Por debajo de un valor de campo magnético H dado, ambos Tipo son diamagnéticos.
A medida que aumenta el valor de H
Tipo I: presenta un valor de campo critico Hc,
En el tipo II: presenta un rango Hc1 a Hc2
Entre es rango conviven en el material las dos condiciones.

29. MATERIALES MAGNETICOS Y SUS PROPIEDADES
Ejemplo de aplicación magnética.