Materiales Diamagneticos

Materiales diamagnéticos
Los materiales denominados diamagnéticos se caracterizan por ser repelidos por los imanes (es lo opuesto a los materiales ferromagnéticos, que son atraídos por los imanes). El fenómeno del diamagnetismo fue descubierto en septiembre de 1845 por el físico y químico Michael Faraday cuando observó que un trozo de bismuto era repelido por un imán, cualquiera que fuese elpolo. Esa experiencia indicaba que el campo externo generado por el imán inducía en el bismuto un dipolo magnético de sentido opuesto.
Pero, ¿qué sucede en los materiales para que ocurra este fenómeno?
El diamagnetismo se puede explicar de forma sencilla si se considera una consecuencia de aplciar la Ley de Lenza nivel molecular. Según la teoría electromagnética, siempre que varía el flujomagnético se genera una corrienteinducida y, según esta Ley, "el sentido de las corrientes inducidas es tal que con sus acciones electromagnéticas tienden a oponerse a la causa que las produce".
Todos los átomos contienen electrones que se mueven libremente y cuando se aplica un campo magnético exterior se induce una corriente superpuesta cuyo efecto magnético es opuesto al campo aplicado.
Otra forma deexplicar el diamagnetismo es a partir de la configuración electrónica de los átomos o de los sistemas moleculares. De esta forma, el comportamiento diamagnético lo presentan sistemas moleculares que contengan todos sus electrones apareados y los sistemas atómicos o iónicos que contengan orbitales completamente llenos. Es decir los espines de los electrones del último nivel se encontraránapareados (por tanto el momento magnético de los espines es prácticamente nulo).
Pero intentémoslo explicar de forma más intuitiva.
Supongamos una sustancia diamagnética formada por átomos, iones o moléculas cuyo momento magnético total (suma de los momentos magnéticos asociados al movimiento de sus cargas y a sus spines) es nulo.


Al aplicarle un campo magnético externo Bo, los momentos de lasmoléculas o átomos se orientan originando un campo Bm que se opone a dicho campo externo.

Esta oposición de campos hace que en el interior del material el campo resultante B sea un campo menor al campo Bm que se origina en el interior del material por la orientación de los momentos de sus moléculas. Al ser estos campos opuestos ambos se repelen, como se muestra en la siguiente figura.Otracaracterística de estos materiales es que todos los polos magnéticos se repelen , dado que si cambiamos la orientación del campo Bo de la el campo inducido en el material Bm también cambiará a una nueva orientación de forma que se oponga al campo Bo.



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Uno de los fenómenos más curiosos que presentan los materiales diamagnéticos es la levitación diamagnética. Como se aprecia en la siguientefigura,un pedazo de grafito pirolítico, que tiene un diamagnetismo especialmente alto, levita sobre un gran imán de neodimio permanente .

La susceptibilidad en estos materiales suele ser pequeña y negativa, exceptuando como se ha mencionado los superconductores.
Existe un caso particular de diamagnético con una susceptibilidad magnética bastante grande en módulo. Son los superconductores, a los quepodemos considerar diamagnéticos perfectos. Estos materiales expulsan las líneas del campo magnético y consiguen un campo nulo en su interior, creando para ello corrientes superficiales que originan el campo que cancela el exterior. Como consecuencia de estas corrientes aparecen fuerzas magnéticas que pueden conseguir la levitación de un superconductor.
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Materiales paramagnéticos
Losmateriales paramagnéticos son aquellos cuya suma neta de los momentos magnéticos permanentes de sus átomos o moléculas es nula. Estos materiales tienen un comportamiento magnético muy débil.


Si se aplica un campo magnético exterior lo sificientemente elevado, los momentos magnéticos de los materiales paramagnéticos se tienden a ordenar de forma paralela al mismo (Figura 6). Por tano, los...