Electricidad

INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LOS MATERIALES
Índice
· Introducción
· Campos Magnéticos y Magnitudes
· Sustancias magnéticas
Dominios, ciclos de histéresis y condicionantes sobre los rendimientos de los materiales
magnéticos
·
· Materiales Ferromagnéticos
· Materiales Ferrimagnéticos
· Bibliografía
Introducción
Los materiales magnéticos son importantesmateriales industriales necesarios para muchos diseños en
ingeniería. Primeramente penetraremos en el origen del magnetismo de los materiales ferromagnéticos y
examinaremos brevemente algunas de las unidades básicas y relaciones asociadas con el magnetismo y con
los materiales magnéticos. Posteriormente investigaremos algunas de las propiedades más importantes de los
campos magnéticos yestudiaremos la formación y movimiento de los dominios en los materiales
ferromagnéticos. A continuación discutiremos algunos aspectos de la estructura y propiedades de algunos
materiales ferromagnéticos industriales, tanto blandos como duros. Finalmente describiremos brevemente el
ferrimagnetismo y la estructura y propiedades de las ferritas, que son materiales magnéticos cerámicos.
Campos Magnéticos yMagnitudes
Fuentes del magnetismo natural
Un imán es un cuerpo capaz de atraer fuertemente los objetos de hierro. También sabemos que las corrientes
eléctricas presentan propiedades magnéticas como los imanes. Como veremos, las propiedades magnéticas de
los imanes y de las corrientes eléctricas tienen un origen común: el movimiento de cargas eléctricas.
En 1823, Ampère sugirió que elmagnetismo natural era debido a pequeñas corrientes cerradas en el interior
de la materia. En la actualidad, identificamos esas pequeñas corrientes con el movimiento de los electrones en
el interior de los átomos. Un electrón que gira alrededor del núcleo equivale a una corriente que produce los
mismos efectos magnéticos que un pequeño imán. Por otro lado, los electrones giran sobre sí mismosproduciendo efectos magnéticos adicionales.
Podemos imaginar que en cualquier material existen muchos imanes de tamaño atómico. En la mayoría de los
casos, estos pequeños imanes o dipolos magnéticos están orientados al azar y sus efectos se cancelan. Sin
embargo, en ciertas sustancias, estos dipolos magnéticos están orientados en el mismo sentido. En tal caso, los
efectos de cada dipolo magnético sesuman formando un imán natural.
Campos magnéticos
Comencemos nuestro estudio sobre los materiales magnéticos revisando algunas de las propiedades
fundamentales del magnetismo y de los campos magnéticos. Los metales hierro, cobalto y níquel son los tres
únicos elementos metálicos que una vez imanados a temperatura ambiente pueden generar un fuerte campo
magnético a su alrededor diciéndose queson ferromagnéticos. La presencia de un campo magnético rodeando
1
una barra imanada de hierro puede observarse por la dispersión de pequeñas partículas de hierro
espolvoreadas sobre una hoja de papel localizada encima de la barra de hierro. Como se observa en la figura
1, la barra imanada posee dos polos magnéticos, y las líneas de campo magnético salen de un polo y entran en
el otro.
Engeneral, el magnetismo presenta una naturaleza dipolar, no habiéndose descubierto ningún monopolo
magnético. Siempre hay dos polos magnéticos o centros del campo magnético, separados una distancia
determinada, y este comportamiento dipolar se extiende hasta los pequeños dipolos magnéticos encontrados
en algunos átomos.
Los campos magnéticos también son producidos por conductores portadores decorriente. La figura 2 ilustra la
formación de un campo magnético alrededor de una larga bobina de hilo de cobre, llamada solenoide, cuya
longitud es mucho mayor que su radio. Para una solenoide de n vueltas y longitud l, la intensidad del campo
magnético H es
donde i es la corriente. La intensidad del campo magnético H tiene, en el SI, unidades de amperios por metro
(A/m) y, en el sistema...