CAMPO MAGNÉTICOCAMPO MAGNÉTICO

4. PROPIEDADES MAGNÉTICAS 4. PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LA MATERIADE LA MATERIA

RESUMENRESUMEN

1. TOQUE Y MOMENTO MAGNÉTICO1. TOQUE Y MOMENTO MAGNÉTICO 2. ORIENTACIÓN DE DIPOLOS2. ORIENTACIÓN DE DIPOLOS 3. MOMENTOS MAGNÉTICOS 3. MOMENTOS MAGNÉTICOS

ATÓMICOSATÓMICOS 4. IMANACIÓN4. IMANACIÓN 5. DIAMAGNETISMO5. DIAMAGNETISMO 6. PARAMAGNETISMO6. PARAMAGNETISMO 7. FERROMAGNETISMO7. FERROMAGNETISMO

1.1 MOMENTO DE FUERZAS 1.1 MOMENTO DE FUERZAS (TORQUE)(TORQUE)

Espira en un campo magnético Espira en un campo magnético constanteconstante

0 F

No hay fuerza neta

iii Fr

Momento de fuerzas Bm

AIm

Momento magnético

m

m

m

Resultados generales

1.1 MOMENTO DE FUERZAS 1.1 MOMENTO DE FUERZAS (TORQUE)(TORQUE)

Momento magnético

cosmB

mB

0

1.2 MOMENTO MAGNÉTICO1.2 MOMENTO MAGNÉTICO

Momento de fuerzas Bm

AIm

Momento magnético

m

2. ORIENTACIÓN DE 2. ORIENTACIÓN DE DIPOLOS MAGNÉTICOSDIPOLOS MAGNÉTICOS Un dipolo magnético situado en Un dipolo magnético situado en

un campo magnético se orienta un campo magnético se orienta en dirección al campo en dirección al campo Energía Energía magnética mínimamagnética mínima BmUm

B

m

2.1 MOMENTOS 2.1 MOMENTOS MAGNÉTICOS ATÓMICOSMAGNÉTICOS ATÓMICOS Electrón girando en torno a un Electrón girando en torno a un

núcleonúcleo

Momento magnético

L

m

ereIAm

2)( 2

Lm B Magnetón de

Bohr

2241027.9 mAB

El electrón tiene además momento El electrón tiene además momento interno (espín)interno (espín)

Momento magnético totalMomento magnético total

Los átomosLos átomos Crean campos magnéticos.Crean campos magnéticos. Pueden tener momentos dipolares Pueden tener momentos dipolares

inducidos.inducidos. Se orientan según el campo magnético.Se orientan según el campo magnético.

)(

SLm B Factor giromagnético

para electrones -2.0024

4. IMANACIÓN4. IMANACIÓN

En un material con En un material con momento momento magnético magnético aparecen corrientes aparecen corrientes microscópicas.microscópicas.

Se crea una Se crea una corriente superficial corriente superficial de cargade carga En el interior la

corriente es nula

Magnetización: Momento dipolar Magnetización: Momento dipolar magnético por unidad de volumenmagnético por unidad de volumen

Corriente amperianaCorriente amperianapor unidad de longitudpor unidad de longitud

Magnetización de saturación Magnetización de saturación Todos los dipolos están Todos los dipolos están orientadosorientados

n= nº moléculasn= nº moléculaspor unidad de volumenpor unidad de volumen

A dld

Adimd

Vol

Vold

mdM

dl

diM

mnM s

4.2 CAMPO DE 4.2 CAMPO DE IMANACIÓN Y VECTOR HIMANACIÓN Y VECTOR H

MBm

0

La magnetización en casi La magnetización en casi todos los materiales es todos los materiales es proporcional al campo proporcional al campo aplicado Baplicado B00 . .

Si el material está Si el material está imantado crea un campo imantado crea un campo de imanaciónde imanación

Y el campo total resultaY el campo total resulta

0

0

B

M m

mT BBB 0

Susceptibilidad magnética

Vector excitación Vector excitación magnética Hmagnética H

– Vacío Vacío

– MedioMedio

Otras relacionesOtras relaciones

)(0 MHBT

0

0

B

H

TB

H

)1(0 m

)1( mr

0BB rT

HM m

0BB mm

5. DIAMAGNETISMO5. DIAMAGNETISMO

Descubierto por Faraday en 1846.Descubierto por Faraday en 1846. El campo de magnetización es opuesto El campo de magnetización es opuesto

al aplicado al aplicado m m <0<0

Todos los materiales presentan este Todos los materiales presentan este efecto.efecto.

Las “espiras” atómicas se crean Las “espiras” atómicas se crean corrietnes magnéticas inducidas.corrietnes magnéticas inducidas.

0BB mm

En materiales con momento En materiales con momento magnético permanente este magnético permanente este efecto se ve enmascarado.efecto se ve enmascarado.

Los materiales Los materiales superconductoressuperconductores son diamagnéticos perfectos son diamagnéticos perfectos m m

=-1=-1 00 Tm BBB

6. PARAMAGNETISMO6. PARAMAGNETISMO Materiales con momentos magnéticos Materiales con momentos magnéticos

permanentes que interaccionana entre permanentes que interaccionana entre sí débilmente sí débilmente m m >0 (pequeña)>0 (pequeña)

Magnetización bajaMagnetización baja 0

0

B

M m

B0 =0

M =0

B0 >0

M >0

B0 >>0

M =Ms

Orientación al azar

Alineación/Mov. Térmico

Saturación

Gráfica de magnetización frente a Gráfica de magnetización frente a campo externocampo externo

6.1 ley de Curie6.1 ley de Curie

Ms

sMKT

BmM 0

3

1

M

B0

03

1 KT

mM sm

Ley para bajos valores del campo aplicadoHay competencia entre la agitación térmica y la alineación magnética

7. FERROMAGNETISMO7. FERROMAGNETISMO Se presenta en Fe, Co, Ni y aleaciones.Se presenta en Fe, Co, Ni y aleaciones. Existen interacciones entre los espines Existen interacciones entre los espines

de los electrones.de los electrones. La susceptibilidad La susceptibilidad m m >0 (grande)>0 (grande) Magnetización alta aún para valores Magnetización alta aún para valores

del campo externo bajos.del campo externo bajos. En ausencia de campo existen En ausencia de campo existen

dominios magnéticos en los que la dominios magnéticos en los que la magnetización no es nula.magnetización no es nula.

Al aplicar un campo los dominios se orientan Al aplicar un campo los dominios se orientan todos en dirección al campo externo.todos en dirección al campo externo.

Para temperaturas altas (T>Tcurie) se Para temperaturas altas (T>Tcurie) se convierten en paramagnéticos por la agitación convierten en paramagnéticos por la agitación térmica.térmica.

Sin campo magnéticoCon campo magnético

Paramagnetismo

Ferromagnetismo

7.1 Ciclo de Histéresis7.1 Ciclo de Histéresis Un material ferromagnético Un material ferromagnético

recuerda su historiarecuerda su historia

Curva de magnetización no lineal

Saturaciónalineación de dominios

Cuando H vuelve a 0 el material conserva parte de su magnetización. Tiene memoria

B tiene que hacerse negativa para volver a tener una M nulo.

Saturación en la dirección opuesta

B Campo aplicado

M Magnetización

Una vez el material se ha magnetizado, retendrá parte de esta magnetización. Recuerda su “historia”