Teoria de campos electromagneticos


TEORÍA DE CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS
MAGNETIZACIÓN EN MATERIALES
Sabemos que cualquier material se compone de átomos. Cada átomo consta a su vez de electrones que describen órbitas alrededor de un núcleo positivo central, al mismo tiempo que rotan (o giran) en torno a su propio eje.
La magnetización M en amperes/metro es el momento magnético dipolar por unidad de volumen, M describe elestado magnético de un material es decir cómo responde el material a un campo magnético. Es una importante propiedad de materiales en la corteza terrestre.
Los materiales adquieren una componente de magnetización en la presencia de un campo magnético.
Las corrientes eléctricas crean campo magnético. Además, existen materiales naturales o sintéticos que crean campo magnético. Los campos creados porlos 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 magnético aplicado.
Por lo tanto, las características magnéticas de un material pueden cambiar por aleación con otros elementos, donde se modifican por las interacciones atómicas. Por ejemplo,un material no magnético como el aluminio puede comportarse como un material magnético en materiales como alnico (aluminio-níquel-cobalto) o manganeso-aluminio-carbono. También puede adquirir estas propiedades mediante trabajo mecánico u otra fuente de tensiones que modifique la geometría de la red cristalina.
• Todo material está compuesto por átomos que contienen electrones móviles. Un campomagnético aplicado actúa siempre sobre los electrones considerados individualmente. Esto da origen al efecto universal llamado diamagnetismo. Este es un efecto clásico y depende solamente del movimiento de los electrones.
• A nivel atómico, la superposición de los momentos magnéticos (orbital, debido al movimiento del electrón alrededor del núcleo, e intrínseco o de espín) aportados por loselectrones al átomo o molécula del cual forman parte da un momento magnético resultante o neto al átomo o molécula. Cuando hay un momento neto atómico o molecular los momentos magnéticos tienden a alinearse con el campo aplicado (o con los campos creados por momentos magnéticos vecinos), dado lugar al efecto del paramagnetismo. Simultáneamente, la energía térmica omnipresente tiende a orientar alazar a los momentos magnéticos, de manera que la intensidad relativa de todos estos efectos determinará en definitiva el comportamiento del material. En la figura se esquematiza un material no magnetizado: los momentos magnéticos están orientados al azar.
Los materiales magnéticos se caracterizan por su permeabilidad µ, que es la relación entre el campo de inducción magnética y el campo magnéticodentro del material:
B = µ H
µ = µ rµ 0= µ 0+ χ m
donde µr es la permeabilidad relativa y χm la susceptibilidad magnética del material.
La magnetización, imantación o imanación de un material es la densidad de momentos dipolares magnéticos:

En la mayoría de los materiales, la magnetización aparece cuando se aplica un campo magnético a un cuerpo. En unos pocos materiales, principalmentelos ferromagnéticos, la magnetización puede tener valores altos y existir aun en ausencia de un campo externo. También se puede magnetizar un cuerpo haciéndolo girar.
El cálculo analítico de la magnetización de un cuerpo es, en general, imposible, lo que incluye casos tan simples como los electroimanes en forma de barra o de herradura. En ciertos casos en los que el cuerpo adopta una formaconcreta es posible la solución analítica, como en un toro o un anillo completamente arrollado con un conductor (anillo de Rowland) o en esferas en campos uniformes; hay también situaciones físicas en las que son posibles ciertas simplificaciones para su resolución.
Para describir la imanación se recurre a tres campos promediados en el espacio, que describen de forma macroscópica las cargas en...