Propiedades magnéticas de los elementos. Elementos paramagnéticos, diamagnéticos y ferromagnéticos. Ciclo de Histéresis

1. Propiedades magnéticas de los elementos
Las propiedades magnéticas de los elementos se hacen evidentes cuando
interacciona un campo magnético externo con una muestra de un elemento. Al
acercar un imán a estos elementos los podemos clasificar como:
 Diamagnéticos: son débilmente repelidos por las líneas de fuerza del
campo magnético externo.
 Paramagnéticos: son débilmente atraídos por las líneas de fuerza del
campo magnético externo.
 Ferromagnéticos: son fuertemente atraídos por las líneas de fuerza del
campo magnético externo.
Siendo el electrón una partícula cargada en movimiento posee un campo
magnético. El sentido de las líneas de fuerza de campo magnético dependen del
sentido de movimiento del electrón, y se disponen como muestra la figura:
Para clasificar a los elementos paramagnéticos y diamagnéticos se debe
observar su configuración electrónica, tomando a los elementos que en su último
orbital tienen un electrón desapareado se dice que éste es paramagnético, pero si el
último orbital está completo es un elemento diamagnético. Como por ejemplo:
Pero… ¿Cómo clasificamos a los elementos ferromagnéticos?
Para comprender cuando un elemento es ferromagnético se necesita saber
qué son los dominios magnéticos.

2. Un dominio magnético se presenta cuando en una porción de material
paramagnético existen zonas en las cuales están agrupados átomos que tienen su
campo magnético orientado en el mismo sentido, estas zonas se conocen como
dominios magnéticos. Son zonas muy pequeñas con forma poligonal y están
separadas entre sí por las “paredes de Bloch”, que son una zona de transición de
dipolos magnéticos de un dominio a otro.
Si se suman los campos magnéticos de los átomos que conforman el dominio
se obtendría el campo resultante de éste. Esto implica que cada dominio magnético
presenta un campo magnético neto y que la suma de los campos magnéticos de los
dominios nos permitiría encontrar el campo magnético del material.
Considerando que los dominios magnéticos de una porción pequeña de
material son circulares y sus campos magnéticos se encuentran orientados en
distintos sentidos, como lo muestra la siguiente figura:
De esta forma al introducir esta porción de material dentro de las líneas de
flujo de un campo magnético externo lo que sucede es lo siguiente:
Los dominios magnéticos se orientan en el sentido de las líneas de flujo del
campo magnético externo. En este ejemplo se observa que algunos de los dominios
magnéticos no se orientaron totalmente, pero se podrían orientar si se aplica un
campo magnético externo de mayor intensidad.
Si al retirar el campo magnético externo los dominios vuelven a orientarse
como anteriormente, podemos asegurar que se trata de un elemento paramagnético,
sin embargo, si después de retirar el campo magnético externo los dominios quedan
orientado en el sentido del campo magnético externo podemos asegurar que es un

3. elemento ferromagnético, y se dice que el elemento quedó magnetizado o imantado,
ejemplo de estos materiales son: hierro, cobalto y níquel.
Ciclo de histéresis de los materiales ferromagnéticos:
Los dominios magnéticos de los materiales ferromagnéticos poseen un
momento magnético diferente de cero, que se determina sumando los campos
magnéticos de los átomos presentes en el dominio.
Un material ferromagnético inicialmente puede tener todos sus dominios
magnéticos orientados en distintos sentidos, de tal forma que la suma de ellos da un
campo magnético resultante prácticamente nulo para el material. Sin embargo, si
dicho material se coloca bajo la acción de un campo magnético externo, varios de sus
dominios se alinean con las líneas de fuerza de dicho campo, lo que implica que si se
suman los dominios del material, éste tendría un campo magnético resultante muy
distinto de cero. Y si aumenta la intensidad del campo magnético externo los
dominios magnéticos se pueden llegar a alinear en su totalidad, logrando obtener un
campo magnético resultante máximo para el material.
Considerando al campo magnético externo H como la variable independiente
y al campo magnético inducido B como la variable dependiente, obtenemos un
sistema cartesiano como el siguiente:

4. Si consideramos una muestra de material ferromagnético cuyo campo
magnético neto es nulo y lo sometemos a la influencia de un campo magnético
externo H, cuya intensidad se aumenta de a poco, obtenemos la siguiente gráfica:
A esta curva la conocemos como “curva de primera saturación”, en dicha
curva para cierto valor de campo magnético externo se alcanza un campo magnético
inducido máximo, y aunque aumente el campo magnético externo, ya no aumentará
el campo magnético inducido. Esto es debido a que todos los dominios magnéticos ya
están orientados en el sentido del campo magnético externo.
Si luego de alcanzada la magnetización máxima se disminuye la intensidad
del campo magnético externo, se disminuiría también el campo magnético inducido,
produciendo la desmagnetización del material. Gráficamente se representa con la
curva azul de la siguiente figura:
Aquí observamos que aun cuando el campo magnético es nulo, el material
conserva un campo magnético inducido grande, se dice entonces que el material esta
magnetizado. El campo magnético inducido no se conserva porque algunos dominios
magnéticos se desvían ligeramente.
Si luego de esto se aplicara un campo magnético externo en sentido opuesto al
anterior empezaría a disminuir la magnetización del material hasta hacerse nula
como se observa en la siguiente gráfica:

5. Esto es debido a que los dominios magnéticos se irían orientando en sentido
opuesto, al continuar aumentando la intensidad del campo magnético externo
opuesto, el material se iría magnetizando pero en el sentido contrario al sentido de
su primera magnetización, esto se muestra en la siguiente gráfica:
Si se disminuye el valor del campo magnético externo de sentido opuesto
hasta hacerlo nulo se obtiene una gráfica como la siguiente:
Aquí el material conserva un campo magnético inducido ligeramente menor
debido a que algunos dominios se desalinearon ligeramente.
Si ahora se empleara un campo magnético externo del mismo sentido que el
campo empleado inicialmente se obtendría una gráfica como la siguiente:
Donde al ir aumentando dicho campo, iría disminuyendo el campo inducido
hasta ser nulo, debido a que los dominios quedan desalineados. Finalmente si se

6. continúa aumentando el campo magnético externo iría aumentando el campo
magnético inducido hasta llegar a la máxima saturación que se alcanzó en la curva
de primera saturación, debido a la alineación total de los dominios con el campo
magnético externo.
De esta forma se completa el ciclo de histéresis del material. Específicamente
se le llama ciclo de histéresis al ciclo que forman todas las curvas excepto la de
primera saturación.
El ciclo de histéresis de un material ferromagnético puede ser angosto o
ancho, dependiendo de la composición del material. Los materiales con ciclo de
histéresis angosto se les llaman materiales ferromagnéticos blandos, y a los que
tienen un ciclo de histéresis ancho se les llama materiales ferromagnéticos duros.
Los materiales ferromagnéticos duros se magnetizan al aplicarles campos
magnéticos grandes y para desmagnetizarlos también se necesitan campos
magnéticos grandes. Por eso se emplean en la fabricación de dispositivos de
almacenamiento de información, como los discos duros o las tarjetas de crédito.