Magne

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1. Materiales magnéticos

   • Ejemplos de materiales magnéticos
     • Hierro (Fe)
       • El material ferromagnético por excelencia, el hierro, es un metal de transición sumamente abundante en el planeta, solamente superado por el aluminio. El núcleo mismo de la Tierra está hecho de este metal en estado líquido y, justamente, es su movimiento lo que genera los polos magnéticos del planeta.
     • Cobalto (Co)
       • Metal blanco azulado de propiedades ferromagnéticas, suele hallarse junto al níquel, tanto en la tierra como en los meteoritos de hierro. Presenta numerosos estados de oxidación, que le permiten constituir diversos compuestos metálicos que a bajas temperaturas se muestran, en cambio, como antiferromagnéticos.
     • Níquel (Ni)
       • Metal de transición de color blanco amarillento, es muy dúctil y maleable y un gran conductor de la electricidad y del calor. En muchos casos comparte características con el hierro y es, luego de éste, el metal más abundante de la Tierra
   • La teoría atómica ha demostrado que los momentos magnéticos observados en la materia tienen dos orígenes posibles: el movimiento orbital de los electrones alrededor del núcleo y el momento cinético intrínseco del electrón, denominado espín. Por lo que las corrientes eléctricas en el interior del material deben estar asociadas a los momentos magnéticos atómicos
     • En el magnetismo se presentan unos efectos algo semejantes a lo que le ocurre a la materia cuando se encuentra en presencia de un campo eléctrico, por tanto la descripción del magnetismo en la materia que se verá, se basará en el hecho experimental de que la presencia de materia en un campo magnético producido por corrientes, modifica dicho campo y la materia queda influida por el campo.

2. Magnetización

   • La magnetización suele producirse al aplicarse un campo magnético sobre un elemento. Por campo magnético se entiende al área o sector de la superficie en donde una carga eléctrica, al moverse a una cierta velocidad, soporta las consecuencias de una fuerza que se puede considerar tanto proporcional como perpendicular a la velocidad y al campo magnético.
     • ¿Cómo funciona la magnetización?
       • Los materiales ferromagnéticos consisten en átomos desordenados, con un núcleo atómico y electrones, pero no tienen efecto magnético. Si ahora aplica un campo magnético externo, los electrones comienzan a moverse. Debido a sus propios giros, que tienen su propio momento magnético, comienzan a clasificarse y adaptarse al campo magnético externo. El material ferromagnético en sí se convierte en un imán.
         • Así como estos materiales pueden magnetizarse, la magnetización también puede cancelarse por influencias externas. Estas influencias pueden ser calor extremo o fuertes vibraciones del imán.
   • Intensidad de campo magnético
     • Como sucede en otros campos de fuerza, el campo magnético queda definido matemáticamente si se conoce el valor que toma en cada punto una magnitud vectorial, que recibe el nombre de intensidad de campo magnetico. La intensidad del campo magnético, a veces denominada inducción magnética, se representa por la letra B y es un vector tal que en cada punto coincide en dirección y sentido con los de la línea de fuerza magnética correspondiente. También se le llama densidad de flujo magnético dado que:
   • Momento magnético atómico
     • La magnetización de las sustancias, sobre todo ferro y paramagnéticas, se relaciona con los momentos magnéticos permanentes de los átomos individuales de la sustancia. Estos momentos magnéticos se pueden deducir a partir de la teoría de Bohr del átomo en la cual los electrones se mueven en órbitas circulares alrededor del núcleo.

3. Ferrimagnéticos

   • Fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferromagnética es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido
     • Propiedades de los materiales ferromagneticos
       • Aparece una gran inducción magnética al aplicarle un campo magnético.
       • Permiten concentrar con facilidad líneas de campo magnético, acumulando densidad de flujo magnético elevado.
       • Se utilizan estos materiales para delimitar y dirigir a los campos magnéticos en trayectorias bien definidas.
       • Permite que las maquinas eléctricas tengan volúmenes razonables y costos menos excesivos.
   • Ciclo de histéresis
     • Cuando se magnetiza en una dirección un material ferromagnético, no vuelve de nuevo a magnetización cero cuando cesa el campo magnético impulsor. Debe ser impulsado hacia atrás de nuevo a cero mediante un campo con dirección opuesta. Si se aplica al material un campo magnético alterno, su magnetización trazará un bucle llamado ciclo de histéresis.

4. Paramagnetismo

   • Los materiales paramagnéticos se caracterizan por átomos con un momento magnético neto, que tienden a alinearse paralelo a un campo aplicado. Los materiales paramagnéticos se magnetizan débilmente en el mismo sentido que el campo magnético aplicado. Resulta así que aparece una fuerza de atracción sobre el cuerpo respecto del campo aplicado.
   • Materiales paramagnéticos
     • Son todos aquellos materiales con permeabilidad magnética (capacidad de una sustancia para atraer o hacer que lo atraviese un campo magnético) similar a la permeabilidad magnética del vacío. Tales materiales muestran un nivel de ferromagnetismo despreciable.
     • Entre los materiales paramagnéticos existe un tipo particular de materiales que recibe el nombre superparamagnéticos. Aunque siguen la Ley de Curie, estos materiales tienen un valor de la constante de Curie bastante elevado.
       • Ley de Curie
         • La ley de Curie únicamente se puede aplicar cuando se dan temperaturas elevadas y la sustancia paramagnética está en presencia de campos magnéticos débiles. Esto es así porque no alcanza a describir el paramagnetismo cuando gran parte de los momentos magnéticos se encuentran alineados. La ley establece que la magnetización del material paramagnético es directamente proporcional a la intensidad de campo magnético aplicado.
   • Causas
     • El paramagnetismo se debe a que ciertos materiales están formados por átomos y moléculas que poseen momentos magnéticos permanentes (o dipolos), aun cuando no están en presencia de un campo magnético. Los momentos magnéticos están originados por los espines de los electrones desapareados de los metales y de otros materiales que poseen propiedades paramagnéticas.
   • Aplicaciones
     • Una de las aplicaciones más interesante del paramagnetismo es la Resonancia Paramagnética Electrónica (RPE), que se utiliza ampliamente en física, química y arqueología.

5. Diamagnetismo

   • Propiedad de los materiales por la cual se magnetizan débilmente en sentido opuesto a un campo magnético aplicado. Los materiales diamagnéticos son repelidos débilmente por los imanes. El magnetismo inducido desaparece si lo hace el campo aplicado. Todos los materiales poseen diamagnetismo, pero el término diamagnético sólo se utiliza para aquéllos en los que esta propiedad no está enmascarada por otro tipo de efecto magnético.
   • Materiales diamagnéticos
     • Algunos ejemplos de materiales diamagnéticos son: el bismuto metálico, el hidrógeno, el helio y los demás gases nobles, el cloruro de sodio, el cobre, el oro, el silicio, el germanio, el grafito, el bronce y el azufre.
   • Origen del diamagnetismo
     • Según el modelo atómico de Bohr, podemos imaginarnos cada electrón atómico como una pequeña espira de corriente, que llevará asociada un pequeño momento dipolar magnético. En ausencia de campo magnético, la contribución de los electrones que giran en un sentido se cancela con la de los que giran en sentido opuesto y la magnetización será nula.
     • Si se aplica un campo magnético externo, la variación del flujo a través de cada espira induce un cambio en la corriente, según la ley de Faraday. De acuerdo con la ley de Lenz, la corriente inducida será tal que se opone a la variación del flujo magnético. Puesto que éste ha aumentado, la corriente inducida produce un campo magnético en sentido opuesto. Esto es, el momento magnético debido a la corriente inducida va en sentido opuesto al campo aplicado.