Naturaleza magnética de los materiales

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MATERIALES MAGNÉTICOS


La interacción magnética es un comportamiento en el cual ciertos metales como Fe, Co y Mn (ó muchos de sus compuestos) atraen pedazos de hierro ( Magnetismo.

Movimiento de partículas cargadas ( Fuerzas magnéticas: campo magnético.

Materiales magnéticos ( Dipolos magnéticos: polo norte (salida de líneas de fuerza) y polo sur (entrada de líneas de fuerza). Momentodipolar magnético: (

Los momentos magnéticos se afectan por la presencia de campos magnéticos y las propiedades magnéticas de los materiales se deben los electrones: momento magnético orbital y momento magnético de espin.

El momento magnético (de espín) fundamental es el magnetón de Bohr, μB = 9,27x10–24 A m2.


|Elemento |Z |Diagr. Hund 3d|μB |
|Sc |21 |( | | | | |1 |
|Ti |22 |( |( | | | |2 |
|V |23 |( |(|( | | |3 |
|Cr |24 |( |( |( | | |4 |
|Mn |25 |( |( |( |( |( |5 |
|Fe |26 |(( |(|( |( |( |4 |
|Co |27 |(( |(( |( |( |( |3 |
|Ni |28 |(( |(( |(( |( |( |2 |
|Cu |29 |((|(( |(( |(( |(( |0 |

Para estimar el número de magnetones de Bohr en iones tipo Mn+, es pertinente considerar una mezcla de orbitales (hibridización) tipo sd5.

El comportamiento magnético de la materia se describe en términos de vectores de campo. Genera campos magnéticos: (1) la circulación de I por un anillo conductor y, (2) unabarra magnética.

Una bobina es un dispositivo espiral de longitud l con una ó más vueltas (N) y por la cual circula una corriente eléctrica, I. Paralelo al eje de la espira surge una fuerza de campo magnético, H:

[pic]

Las unidades de H son A/m.

Si en el eje de la espira se coloca una sustancia (un sólido, p.e.), el material experimentará una inducción magnética ó densidad de flujomagnético, B (Tesla, Wb/m2):

B = μH

μ es la permeabilidad específica del medio (H/m).
En el vacío:
Bo = μοH

μo = 1,257x10–6 Hm–1 . Se define la permeabilidad relativa como:
[pic]
La magnetización del sólido (núcleo), M, es:

B = μo(H + M)

Adicionalmente, M = (mH, donde (m es la susceptibilidad magnética.

La susceptibilidad magnética y la permeabilidad relativa estánrelacionadas por:

(m = μr – 1

Tipos de magnetismo: diamagnetismo, paramag-netismo y ferromagnetismo.
Diamagnetismo ( Presente en todos los materiales. Muy débil, no permanente y persiste ante H externo: μr < 1 (0,9998), (m es negativa y B < Bo.

Paramagnetismo ( Sólidos con momentos dipolares permanentes que se orientan ante la presencia de un campo magnético externo, H: aumenta μr y (m espositiva.


|Diamagnéticos |Paramagnéticos |
|Material |(m |Material |(m |
|Si |–4,1x10–6 |Al |2,07x10–5...
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