Medición de la susceptibilidad diamagnética del cloruro de sodio (NaCl)

Medición de la susceptibilidad diamagnética del
cloruro de sodio (NaCl)

Camilo Pérez Demydenko
IMRE

Resumen
En el presente trabajo se explica de manera cuantitativa, pero sencilla, la teoría del campo
magnético en presencia de materiales. Se hace énfasis especial en los materiales diamagnéticos y,
para un ejemplar de estos (cloruro de sodio) se calcula la susceptibilidad magnética.Para ello se
desarrollan primeramente todas las expresiones necesarias y se dan las explicaciones pertinentes.
Se presenta un montaje experimental simple para la creación del campo magnético y la medición
de la fuerza que actuará sobre el material cuando esté inmerso en dicho campo. Se muestra como
la medición de esta fuerza permite determinar la susceptibilidad magnética del material.Abstract
In this work, the theory of magnetic field within matter is explained in a quantitative but rather
simplified fashion. Particular emphasis is placed on diamagnetics materials, for one of which
(sodium chloride), the magnetic susceptibility is computed. All the needed mathematical
expressions and explanations are given firstly. A simple experimental setup is presented for
creating themagnetic field and to measure the force exerted upon the investigated sample by the
field. It is shown how the measurement of that force allows computing the magnetic susceptibility of
the material.

1. Introducción
Todos los materiales que existen son siempre influidos de una u otra forma por el campo de
inducción magnética B en el que estén inmersos. Ello está dado en primera aproximación, aque
sobre todas las cargas en movimiento que posee el material, actuará una fuerza, denominada
fuerza magnética, dada por la expresión:
1.1
Donde q es la carga sobre la que actúa la fuerza, v la velocidad de la misma y B el campo de
inducción magnética. Si la fuerza está dada en Newton (N), la carga en Coulomb (C) y la velocidad
en metros por segundo (m/s), el campo B viene dado en Tesla (T).Estas son las unidades SI para
cada una de las magnitudes que aparecen.
Al ser influidos por el campo de inducción exterior, los materiales mismos se convierten en fuentes
de campo de inducción magnética, pudiendo incluso conservar esta nueva propiedad si el campo
exterior se suspende. Así, el campo de inducción magnética total será la suma del campo exterior y
el provocado por el material.La variación del estado del material, influida por el campo exterior y
debido a lo cual el propio material se convierte en fuente de campo de inducción magnética, se
denomina imanación o magnetización.
En el marco de la electrodinámica clásica se demuestra que el campo B creado por una
distribución localizada y finita de corrientes, se puede expresar en función de su momento
magnético,definido este por la expresión:
1.2
donde la integración se realiza por toda la región con corrientes, y el origen se toma en un punto
contenido en esa región. Por ello, cuando un material se imana, se puede inferir que se debe a la
aparición de momentos magnéticos a escala microscópica, es decir, el surgimiento de regiones
pequeñas -pero que comprenden muchos átomos-, con un momento magnético nonulo. En el caso
de materiales que no sean sólidos, dicha imanación puede entenderse por cambias a nivel atómico
o molecular sencillamente.
En dicho marco también se demuestra que si una pequeña distribución de corriente con momento
magnético dm, se encuentra inmersa en un campo de inducción magnética B (que se puede
considerar constante en la región ocupada por esa pequeña distribución),sobre la misma actuará
una fuerza dada por la expresión:
1.3
donde ∇ es el operador nabla. Así pues, si un material se imana, obtendrá un momento magnético
neto distinto de cero en la unidad de volumen, y actuará sobre él una fuerza, si se sitúa en una
región con un campo de inducción magnética B distinto de cero. El sentido en el que se imane el
material, es decir, la orientación con que...