fisica

1. Propiedades magnéticas

2. Fuerzas magnéticas
Las fuerzas magnéticas se generan mediante el movimiento de partículas cargadas
Eléctricamente; existen junto a las fuerzas electrostáticas.
Distribuciones del campo magnético de :
•una espira por la que circula corriente y
•de un imán en forma de barra.
En los materiales magnéticos existen polos magnéticos,
Son análogos a los dipolos eléctricos.
Los dipolos magnéticos pueden considerarse como
pequeños imanes formados por un polo norte y un polo sur.
Dentro de un campo magnético, la fuerza del campo
orienta los dipolos en la dirección del campo

3. • Si el campo magnético es generado por medio de una bobina cilíndrica formada
Por N espiras:
• Entonces, H:
L
I
N
H
Campo magnético aplicado
unidades = (ampere-vuelta/m)
corriente
Campo magnético aplicado
Campo magnético
Aplicado, H
Corriente, I
N = número de vueltas
L = longitud total
Campo magnético aplicado o intensidad del campo magnético, H

4. • La inducción magnética o densidad de flujo magnético, B, es la intensidad de campo
magnético dentro de una sustancia que es sometida a un campo H
Inducción magnética
corriente I
B = Inducción magnética (tesla)
Dentro del material
La intensidad del campo magnético y la densidad de flujo están relacionadas: B= H
Donde es la permeabilidad B0= 0H es la permeabilidad del vacío
=4 x10-7 H/m

5. Magnetización
• Susceptibilidad magnética, (adimensional)
Mide la respuesta del material
relativa al vacío
H
B
vacío = 0
> 0
< 0
La magnetización, M, de un sólido se define como: B0= 0H+ 0M
En presencia de un campo H, los momentos magnéticos dentro del material tienden a
alinearse con el campo y a reforzarlo en virtud de sus momentos magnéticos.
La magnitud de M es proporcional al campo aplicado: M= mH
Donde m es la susceptibilidad magnética.

6. 6
• Mide la respuesta de los electrones a un campo magnético.
• Los electrones producen momentos magnéticos:
• Momento magnético neto:
--suma de los momentos de todos los electrones.
• Tres tipos de respuesta...
Susceptibilidad magnética
Momentos magnéticos
electrón
nucleo
electrón
spin
Las propiedades magnéticas macroscópicas de los materiales son consecuencia de los
Momentos magnéticos de los electrones individuales.
El momento magnético más fundamental es el Magnetón de Bohr B=9.27x10-24 A-m2.

7. 7
3 tipos de magnetismo
Inducción Magnética
B (tesla)
Campo magnético aplicado (H)
(ampere-vuelta/m)
vacío ( = 0)
-5
diamagnético ( ~ -10 )
(1)
Ej. Al2O3, Cu, Au, Si, Ag, Zn
ferromagnético ej. Fe3O4, NiFe2O4
ferrimagnético ej. ferrita( ), Co, Ni, Gd
(3)
( hasta 10
6
!)
(2) paramagnético
Ej. Al, Cr, Mo, Na, Ti, Zr
( ~ 10-4)
permeabilidad del vacío:
(1.26 x 10-6 Henries/m)
H
B o
)
1
(

8. 8
Momentos magnéticos de tres tipos
Sin campo
Magnético aplicado (H = 0) Aplicado
Campo magnético(H)
(1) diamagnético
none
opposing
(2) paramagnético
random
aligned
(3) ferromagnético
ferrimagnético
aligned
aligned

9. Diamagnetismo
• Es una forma muy débil de magnetismo que no es
permanente y presiste sólo mientras el campo
externo está presente.
• Es inducido por un cambio en el movimiento
orbital de los electrones debido al campo
magnético aplicado.
• Momento magnético es muy pequeño y tiene
dirección opuesta al campo.
• Los materiales diamagnéticos No tienen
aplicación práctica

10. Paramagnetismo
• En algunos materiales sólidos, cada átomo posee
un momento magnético dipolar permanente, por
la cancelación incompleta del espín de los
electrones.
• En ausencia de campo magnético aplicado estos
momentos magnéticos atómicos son al azar y son
libre para girar.
• En presencia del campo aplicado los momentos
pueden girar y alinearse con el campo.
• Susceptibilidad magnética pequeña pero positiva.

11. Ferromagnetismo
• Ciertos materiales poseen un momento magnético
permanente en ausencia de campo externo aplicado
• Manifiestan magnetizaciones permanentes muy
grandes.
• Tienen susceptibilidades magnéticas hasta de 106.
• Los momentos magnéticos se deben al espín de los
electrones no cancelados.
• Hay fuerzas de acoplamiento que hacen que los
momentos de átomos adyacentes se orienten.
• Esta alineación mutua de los espines se presenta en
volúmenes grandes del cristal dominios.

12. 12
• Cuando el campo aplicado (H) aumenta...
--los momentos magnéticos se alinean con H.
Materiales ferromagnéticos
Campo magnético aplicado(H)
Magnética
(B)
Inducción
0
Bsat
H = 0
H
H
H
H
H
Los “Dominios” con
momentos magnéticos
crecen a expensas de
los poco alineados.

13. Magnetización de saturación
• Magnetización de saturación Ms:
• Resulta cuando todos los dipolos magnéticos
en una pieza sólida están mutuamente
alineados con el campo externo.
• También existe la correspondiente densidad
de flujo de saturación Bs.
• La magnetización de saturación es igual al
producto del momento magnético neto de
cada átomo y el número de átomos presentes.

14. Ejemplo
• Calcule la magnetización de saturación y la densidad de flujo de saturación
para el níquel, el cual tiene una densidad de 8.90 g/cm3. El níquel tiene un
momento magnético de 0.60 B.
La magnetización de saturación es el producto del número de magnetones de Bohr
Por átomo, la magnitud del B y el número de átomos por metro cúbico N:
Ms=0.60 B N
El número de átomos por metro cúbico está relacionado con la densidad:
N= NA/ANi 9.13x1028 átomos/m3
 Ms=5.1x105 A/m
La densidad de flujo de saturación es: Bs= 0Ms = 0.64 tesla

15. Antiferromagnetismo
• El acoplamiento entre los momentos magnéticos de átomos o iones
contiguos produce un alineamiento antiparalelo.
• El alineamiento de los momentos de los espines de átomos o iones
vecinos en es en direcciones opuestas.
• El MnO exhibe este comportamiento
Los iones O2- no presentan momento
magnético neto
Los iones Mn2+ tienen momento
magnético neto producido por el espín.
Los momentos magnéticos opuestos se
cancelan entre sí y en consecuencia el
sólido no posee momento magnético
macroscópico.

16. Ferrimagnetismo
• Algunos materiales cerámicos poseen un tipo de magnetización
permanente llamada ferrimagnetismo.
• Son similiares a los ferromagnéticos
• La diferencia reside en el origen de los momentos magnéticos
• Se produce un momento ferrimagnético neto debido a que los momentos
de espín no se cancelan completamente.

17. Influencia de la temperatura en el
comportamiento magnético
La temperatura
aumentalas vibraciones
térmicas de los átomos
deselinean los
momentos
Los materiales
ferromagnéticos,
antiferromagnéticos y
ferrimagnéticos
disminuyen su
magnetización de
satruación al aumentar
la Temperatura.

18. • La magnetización de saturación es máxima a 0K.
• Al aumentar la temperatura la Ms disminuye
gradualmente y después desciende abruptamente a
cero, a la llamada temperatura de Curie, Tc.

19. Dominios
Cualquier material ferromagnético o
ferrimagn´teico a temperaturas
inferiores a Tc está formado por
pequeñas regiones tridimensionles en
las cuales los momentos magnéticos
están todos alineados en la misma
dirección.
La magnitud del campo M para todo el
sólido es la suma vectorial de las
magnetizaciones de todos los dominios

20. Histéresis
• AA partir de la saturación
, a partir de que el campo
H se reduce debido a la
inversión de su dirección,
la corva no regresa por su
caminio original.
• El campo B va retrasado
con respecto al campo H.
• Existe un campo residual
B “remanencia”, el
material queda
magnetizado en ausencia
de un campo externo.

21. Materiales magnéticos suaves y duros