Magnetismo

Magnetismo en materiales

Las corrientes eléctricas crean campo magnético. Además, existen materiales naturales o sintéticos que crean campo magnético. Los campos creados por los materiales magnéticos surgen de dos fuentes atómicas: los momentos angulares orbitales y de espín de los electrones, que al estar en movimiento continuo en el material experimentas fuerzas ante un campo magnéticoaplicado. Por lo tanto, las características magnéticas de un material pueden cambiar por aleación con otros elementos, donde se modifican por las interacciones atómicas.

Diamagnetismo

El diamagnetismo es un efecto universal porque se basa en la interacción entre el campo aplicado y los electrones móviles del material. El fenómeno se puede explicar usando las leyes de Maxwell. Cuando se enciendeun campo magnético, aparece un campo eléctrico. Éste acelera a un electrón, produciéndose así una corriente, la cual crea una magnetización contraria al campo aplicado, según la ley de Lenz.
El diamagnetismo queda habitualmente enmascarado por el paramagnetismo, salvo en elementos formados por átomos o iones que se disponen en “capas” electrónicas cerradas, ya que en estos casos la contribuciónparamagnética se anula. Las características esenciales del diamagnetismo son:
* Los materiales diamagnéticos se magnetizan débilmente en el sentido opuesto al del campo magnético aplicado. Resulta así que aparece una fuerza de repulsión sobre el cuerpo respecto del campo aplicado.
* La susceptibilidad magnética es negativa y pequeña y la permeabilidad relativa es entonces ligeramente menorque 1.
* La intensidad de la respuesta es muy pequeña.
* Las sustancias diamagnéticas no contienen espines no apareados.
* Los materiales diamagnéticos no son atraídos por imanes, son repelidos y no se convierten en imanes permanentes.
* Asociado a la interacción del campo con cada electrón individual del material
* Ejemplos de materiales diamagnéticos son el cobre y el helio.Se puede modelar en forma sencilla el comportamiento diamagnético mediante la aplicación de la ley de Lenz al movimiento orbital de los electrones (Apéndice 5). El diamagnetismo fue descubierto por Faraday en 1846.

Los materiales diamagnéticos son susceptibles de ser usados en lo que se denomina levitación magnética, en la que objetos hechos de estos materiales pueden llegar a flotar sobre unimán fuerte.
Paramagnetismo

Los materiales paramagnéticos se caracterizan por átomos con un momento magnético neto, que tienden a alinearse paralelo a un campo aplicado. Las características esenciales del paramagnetismo son:
* Los materiales paramagnéticos se magnetizan débilmente en el mismo sentido que el campo magnético aplicado, pero no se convierten en materiales permanentementemagnetizados. Resulta así que aparece una fuerza de atracción sobre el cuerpo respecto del campo aplicado.
* Las sustancias paramagnéticas son aquellas que contienen espines no apareados.
* La permeabilidad magnética es similar a la del vacío.
* La susceptibilidad magnética es positiva y pequeña y la permeabilidad relativa es entonces ligeramente mayor que 1.
* La intensidad de larespuesta es muy pequeña, y los efectos son prácticamente imposibles de detectar excepto a temperaturas extremadamente bajas o campos aplicados muy intensos.
* Debido a la debilidad de la respuesta, a menudo los materiales paramagnéticos se asimilan al aire (μ = μ0) en el diseño magnético.
* Asociado a la interacción con los átomos, moléculas u otra unidad magnetizable.
* Ejemplos demateriales paramagnéticos son el aluminio y el sodio.
Distintas variantes del paramagnetismo se dan en función de la estructura cristalina del material, que induce interacciones magnéticas entre átomos vecinos.
Una de las aplicaciones más importantes del paramagnetismo la encontramos en la Resonancia Paramagnética Electrónica (RPE), de gran aplicación en distintos campos de la física y la...