PROPIEDADES MAGNÉTICAS

FUNDAMENTOS DE MAGNETISMO
CAMPO MAGNÉTICO
Naturaleza magnética de la materia
Diversas manifestaciones de la naturaleza eléctrica de la materia son cotidianas: rayo,
chispas eléctricas, “toques”, cabello “electrizado”, etc., otras manifestaciones de
propiedades de la materia son igualmente comunes: atracción de cuerpos ferrosos por
cuerpos denominados “imanes”, orientación de la aguja “imantada”de una brújula en
dirección hacia el norte de la Tierra (más bien hacia un polo magnético de la Tierra),
desviación de un haz de partículas cargadas por la presencia de un imán, etc.
En 1820, Oersted encontró que el espacio vecino a un conductor con corriente se
afectaba magnéticamente; a partir de ese momento, se estudió la relación entre las
propiedades eléctricas y magnéticas, unificándose elestudio de la electricidad y del
magnetismo en electromagnetismo.
Actualmente, el conocimiento sobre el origen de dichos fenómenos así como la
aplicación controlada de los mismos, se ha traducido en muy diversos e importantes
desarrollos tecnológicos en áreas como: producción de energía eléctrica,
telecomunicaciones, transporte, análisis químico, astronomía, etc.
La explicación a esos fenómenos estáasociada a una naturaleza peculiar de la materia:
magnética; ésta tiene su origen en el movimiento de partículas cargadas: los
electrones, que al interior de los átomos presentan movimiento tanto rotacional (spin)
sobre su propio eje, como de traslación o desplazamiento en los orbitales atómicos.
En el modelo cuántico del átomo se usan dos números o parámetros cuánticos: s (spin
o número cuánticomagnético del electrón), que indica el sentido de giro y que se
relaciona con un campo magnético del electrón al girar sobre su propio eje, al igual que
la rotación de la Tierra la convierte en un gran “imán”.
El número cuántico magnético de orbital m, se relaciona con el efecto de campo
magnético creado por el movimiento de traslación del electrón en el orbital atómico y
que consecuentemente seasocia a la orientación espacial que tiene el orbital.
El comportamiento magnético macroscópico tiene que ver con la suma de
contribuciones del total de la densidad electrónica, resultando en la mayoría de los
casos, materiales sin propiedades magnéticas al igual que la materia estable es
eléctricamente neutra.

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Caracterización de los distintos tipos de magnetismo
En la siguiente tabla sepresentan algunas características de los principales tipos de
magnetismo que se conocen:
PRINCIPALES TIPOS DE COMPORTAMIENTOS MAGNÉTICOS
Tipo de
Dependencia
Origen
Signo de M Magnitud de
magnetismo
M en Ergios
de M con H
Diamagnetismo
Paramagnetism
o


+

1 – 500 x 10-6
0 – 10-2

Ferro
magnetismo

+

10-2  106

Dependiente

Antiferro
magnetismo

+

0 – 10-2

Puede ser
dependienteIndependiente
Independiente

Carga electrónica
Spin y movimiento
orbital de los
electrones
Interacciones
cooperativas entre
momentos
magnéticos de los
átomos individuales

Sustancia paramagnética: aquella que es atraída por un campo magnético externo.
Sustancia diamagnética: aquella que es débilmente repelida o no afectada por un
campo magnético externo.
Sustancias ferromagnéticas (Fe, Co, Ni, Gd, Dy yaleaciones de ellos con otros
elementos): aquellas en que ocurre un alto grado de alineamiento magnético
independientemente de los movimientos térmicos de los electrones.
Algunas magnitudes físicas definidas para cuantificar las propiedades magnéticas:
 = Susceptibilidad magnética; unidades de energía
M = Susceptibilidad magnética molar
 = Momento magnético dipolar; unidades: magnetones de Bohr (MB)S = Multiplicidad de spin = suma de los spines electrónicos en un átomo
L = Número cuántico del momento angular del orbital

Relación entre el momento magnético y la multiplicidad de spin
s2 (S (S + 1) )1/2
Momento magnético de iones con la contribución orbital
S+

L

 ( 4S (S + 1) + L (L + 1) )1/2

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Ley de Curie: “El momento magnético de una sustancia depende de la temperatura...