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Microondas 3º ITT-ST

Tema 3: Dispositivos de microondas con ferritas

Pablo Luis López Espí

Circuitos de microondas con ferritas
Circuitos de microondas con ferritas

Interacción de campos magnéticos y átomos.
Momentos orbital y de spin. Tipos de materiales magnéticos.

Ferritas de microondas.
Introducción histórica. Fabricación y tipos: granates, espinelas y ferritas hexagonales.Propagación de ondas en ferritas
Polarización transversal. Polarización longitudinal.

Aplicaciones de las ferritas en microondas.

Dispositivos con ferritas

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Girador. Aisladores de Rotación de Faraday, de resonancia y de desplazamiento de campo. Desfasadores Circuladores de fase diferencial y de unión.
Microondas ITT-ST Tema 3

Momentos orbitales y de spin
Circuitos demicroondas con ferritas

Cada electrón presenta un momento angular orbital y otro de spin que llevan asociados sus correspondientes momentos magnéticos. El giro de un electrón alrededor de su eje de spin da lugar a un momento magnético de spin, de magnitud igual al magnetrón de Bohr:
m= e·h = 9, 27·10−24 J / T 4π me

2

El spin da lugar a un momento cinético angular de magnitud s, con la mismadirección que el momento magnético, pero de sentido opuesto, por ser negativa la carga del electrón: h s= = 5, 27·10−35 J ·s 4π
Microondas ITT-ST Tema 3

Momentos orbitales y de spin (II)
Circuitos de microondas con ferritas

La relación entre el momento magnético de spin y el momento dipolar es una constante llamada relación giromagnética:
γ=
m e = = 1, 759·1011 C / Kg s me

Debido a lapresencia de estos momentos magnéticos orbitales y de spin, cuando se aplica un campo magnético H a un material, aparece un campo magnético inducido, M, cuya relación con H es de la forma:
M = χ ·H

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Con ello, el vector inducción magnética, B puede expresarse como:

B = µ ·H = µ 0 M + H = µ 0 (1 + χ )H

(

)

Microondas ITT-ST

Tema 3

Materiales magnéticos (I)
Circuitos demicroondas con ferritas

Tipos de materiales magnéticos
Diamagnéticos: Sus momentos magnéticos netos orbitales y de spin son nulos:
Poseen un número par de electrones. La susceptibilidad magnética, χ toma valores negativos (del orden de 10-5). Entre este tipo de materiales se encuentran: cobre, plata, oro, silicio, etc.

Paramagnéticos: En átomos que poseen un número impar de electrones,predominan los efectos magnéticos asociados al momento de spin resultante.

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La susceptibilidad χ es positiva (del orden de 10-3).

Microondas ITT-ST

Tema 3

Materiales magnéticos (II)
Circuitos de microondas con ferritas

Tipos de materiales magnéticos
Ferromagnéticos: Existen materiales que, con un número impar de electrones, poseen fuerte interacción entre los momentos resultantes despin de átomos próximos.
Ello crea una tendencia a la alineación de los momentos en cierta región o dominio (dominio de Weiss). La susceptibilidad χ es muy grande y positiva a temperatura ambiente (del orden de 10+4 o 10+5).

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Tema 3

Materiales magnéticos (III)
Circuitos de microondas con ferritas

Tipos de materiales magnéticos:
Antiferromagnéticos yferrimagnéticos: En otros cuerpos, también con número impar de electrones, la interacción entre los momentos de spin de átomos próximos, en ausencia de campo magnético, tiende a orientar la mitad de los momentos de spin en un sentido, y la otra mitad en sentido contrario; todo ello dentro de cada dominio de Weiss.
El momento magnético resultante tiende a anularse, pero solo se cancelará si la magnitud delos momentos antiparalelos es la misma, este es el caso de los materiales antiferromagnéticos.

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En cambio, quedará una magnetización residual en el dominio, si dichas magnitudes son distintas: es el caso de los ferrimagnéticos.
Microondas ITT-ST Tema 3

Materiales ferrimagnéticos
Circuitos de microondas con ferritas

Su nombre común es ferritas. El término ferrita proviene de la...
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