Materiales Magneticos







Eduardo Rodríguez Víquez


Propiedades Magnéticas de los Sólidos
MAGNETISMO
Es un fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales.
Las propiedades magnéticas de los materiales se clasifican siguiendo varios criterios, tales como: el momento magnético, la permeabilidad, magnetización, susceptibilidad.
Al igual que ocurreen un solenoide, la magnetización M que aparece en los materiales es también consecuencia del movimiento de cargas eléctricas, en este caso, de los electrones, que giran alrededor del núcleo y a la vez rotan sobre sí mismos. Dependiendo de cómo reacciona el material ante una excitación externa H, los materiales se clasifican en diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos.
Entre lasclasificaciones de reacciones que se tienen al instante de acercarse un momento magnético se pueden encontrar:
1. DIAMAGNETISMO
2. PARAMAGNETISMO
3. FERROMAGNETISMO
Estas respuestas magnéticas difieren en gran medida en intensidad. El diamagnetismo, es la propiedad de todos los materiales de oponerse al campo magnético aplicado, pero es muy débil. El paramagnetismo cuando está presente, es más fuerteque el diamagnetismo y produce magnetización en la dirección del campo aplicado, y proporcional al campo aplicado. Los efectos ferromagnéticos son muy grandes, produciendo magnetizaciones a veces, de órdenes de magnitud mayor que el campo aplicado, y como tales son mucho más grandes que los efectos diamagnéticos o paramagnéticos.
La magnetización de un material, se expresa en términos dedensidad de momentos dipolares magnéticos netos  en el material. Se define una cantidad vectorial llamada magnetización M por
M = μtotal/V
Luego el total del campo magnético B en el material, está dado por
B = B0 + μ0M
donde μ0 es la permeabilidad magnética del espacio y B0 es el campo magnético aplicado externamente.
Cuando se calculan los campos magnéticos en el interior del material usando laley de Ampere o la ley de Biot-Savart, entonces μ0 en esas ecuaciones se reemplaza normalmente por μ, siendo
μ = Kmμ0
donde Km se llama permeabilidad relativa. Si el material no responde al campo magnético externo, sin producir ninguna magnetización, entonces Km = 1.
Otra cantidad magnética normalmente usada es la susceptibilidad magnética, que especifica cuanto difiere la permeabilidadrelativa de 1.
Susceptibilidad magnética χm = Km - 1
En los materiales paramagnéticos y diamagnéticos, la permeabilidad relativa está muy cerca de 1 y la susceptibilidad magnética muy cerca de cero. En los materiales ferromagnéticos, estas cantidades pueden ser muy grandes.
Otra manera de tratar con los campos magnéticos que surgen de la magnetización de los materiales es introducir una cantidadllamada intensidad de campo magnético H. Se puede definir por la relación
H = B0/μ0 = B/μ0 - M
y tiene el valor que sin ambigüedad, designa a la influencia magnética impulsora por corrientes externas en el material, independientemente de la respuesta magnética del material. La fórmula anterior de B, se puede escribir en la forma equivalente
B = μ0(H + M)
H y M tendrán las mismas unidades,amperios/metro.
Cuando se aplican campos magnéticos, los materiales ferromagnéticos son sometidos a un pequeño cambio mecánico, ya sea expandirse o contraerse ligeramente. Este efecto se llama magnetostricción.





Diamagnetismo
El movimiento orbital de los electrones crea diminutos bucles de corrientes atómicas, que producen campos magnéticos. Cuando se aplica un campo magnético externo aun material, estos bucles de corrientes tienden a alinearse de tal manera que se oponen al campo aplicado. Esto puede ser visto como una versión atómica de la ley de Lenz: los campos magnéticos inducidos tienden a oponerse al cambio que los creó. Los materiales en el que este efecto es la única respuesta magnética, se llaman diamagnéticos. Todos los materiales son inherentemente diamagnéticos,...