PROPIEDADES MAGNÉTICAS · 2017-07-28 · Permeabilidad Magnética Relativa (k m): Es el cociente...

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U N A MFacultad de Ingeniería

AVM

PROPIEDADES MAGNÉTICAS

PROPIEDADES MAGNÉTICAS

M. C. Q. Alfredo Velásquez Márquez


AVM

CLASIFICACIÓN

Dependiendo de su comportamiento en presencia de un campo magnético

externo, las sustancias se pueden clasificar en:

Diamagnéticas. Sustancias que son débilmente repelidas por las líneas de

flujo de un campo magnético externo.

Paramagnéticas. Sustancias que son débilmente atraídas por las líneas de

flujo un campo magnético externo.

Ferromagnéticas. Sustancias que son fuertemente atraídas por las líneas de

flujo de un campo magnético externo.

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AVM

NS


AVM

Norte magnético

Sur magnético Norte magnético

Sur magnético

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AVM

Hidrógeno: 1s1

1s

N

S

PARAMAGNÉTICO

Helio: 1s2

1s

N

S N

S

DIAMAGNÉTICO


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Diamagnéticas. Sustancias que son repelidas por las líneas de flujo de un

campo magnético externo. Presentan todos sus electrones apareados.

Paramagnéticas. Sustancias que son atraídas por las líneas de flujo un

campo magnético externo. Presentan al menos un electrón desapareado

Ferromagnéticas. Sustancias que son fuertemente atraídas por las líneas de

flujo de un campo magnético externo. ?

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Litio: 1s2, 2s1

1s

N

S N

S

2s

N

S

PARAMAGNÉTICO

Berilio: 1s2, 2s2

1s

N

S N

S

2s

N

S N

S

DIAMAGNÉTICO


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Boro: 1s2, 2s2, 2p1

1s

S

N

N

S2s

S

N

N

S2px

N

S2py 2pz

PARAMAGNÉTICO

1s 2s 2px 2py 2pz

Caben: 2 Existen: 2

Caben: 2 Existen: 2 Caben: 6

Existe: 1

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Carbono: 1s2, 2s2, 2p2 Caben: 6 Existen: 2 PARAMAGNÉTICO

Nitrógeno: 1s2, 2s2, 2p3 PARAMAGNÉTICO

Oxígeno: 1s2, 2s2, 2p4 PARAMAGNÉTICO

Flúor: 1s2, 2s2, 2p5 PARAMAGNÉTICO

Neón: 1s2, 2s2, 2p6 DIAMAGNÉTICO


AVM

ELEMENTO PARAMAGNÉTICO

Sur Norte Sur Norte

6


AVM


Sur Norte Sur Norte


AVM


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AVM


Sur Norte Sur Norte


AVM


Sur Norte Sur Norte

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AVM


Sur Norte Sur Norte


AVM


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AVM


Sur Norte Sur Norte

ELEMENTO FERROMAGNÉTICO

HIERRO

COBALTO

NÍQUEL


AVM

Sur Norte Sur Norte

Permeabilidad Magnética (m): Puede considerarse como una medida de

la facilidad con la que una sustancia permite el paso de las líneas de

flujo de un campo magnético externo; es decir, que tan “permeable” es

la sustancia al paso de las líneas de flujo de un campo magnético.

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Permeabilidad Magnética Relativa (km): Es el cociente que resulta de dividir la

permeabilidad magnética de una sustancia, entre un valor patrón, el cual generalmente

es la permeabilidad magnética del vacío (4px10-7 [T·m·A-2]). Dependiendo del valor de

km, se puede determinar si una sustancia es diamagnética, paramagnética o

ferromagnética con base en los valores siguientes:

km < 1

1 ≤ km < 10

10 ≤ km

Diamagnética

Paramagnética

Ferromagnética


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2INN

NμB

I2NN

NμB

y m x= + b


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2

Nm Nμo

Nm μ

μk

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y = 9.7500E-04x - 1.0306E-03

-0.001

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

0.2 0.4 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

I vs BLineal (I vs B)


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CICLO DE HISTÉRESIS EN MATERIALES FERROMAGNÉTICOS

Los materiales ferromagnéticos poseen pequeñas zonas que tienen un momentomagnético diferente de cero, a estas zonas se les llama dominios magnéticos, ysu momento magnético es el resultado de la suma de los campos magnéticosdebidos a los movimientos de traslación y rotación de los electrones que estánpresentes en tales dominios.

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Si un material ferromagnético se coloca bajo la influencia de un campomagnético externo, sus dominios magnéticos se alinean con las líneas defuerza de dicho campo; es decir, se obtiene un campo magnético inducidoen el material, cuya intensidad B, depende de la intensidad H del campomagnético externo.


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Si un material ferromagnético se coloca bajo la influencia de un campo magnéticoexterno, sus dominios magnéticos se alinean con las líneas de fuerza de dichocampo; es decir, se obtiene un campo magnético inducido en el material, cuyaintensidad B, depende de la intensidad H del campo magnético externo.

H pequeña, induce B pequeña

H grande,induce B grande

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Si se inicia con una porción dematerial ferromagnético, cuyo campomagnético neto es nulo (B = 0), y

poco a poco se aumenta H, se

puede graficar H vs B, obteniéndoseuna gráfica como la siguiente:

La curva obtenida se conoce comocurva de primera saturación.

H

B

–H

–B


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Si una vez alcanzada lamagnetización máxima, si sedisminuye H, disminuiría también B;es decir, se empezaría adesmagnetizar el material, perosiguiendo un camino distinto alrecorrido durante la curva de primeramagnetización, obteniéndose unagráfica como la siguiente:

H

B

–H

–B

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Como se observa, aún cuando H =0 el material conserva un campomagnético inducido, se diceentonces que el material quedómagnetizado. Si ahora se aplica uncampo magnético externo deintensidad –H (opuesto al anterior),los dominios magnéticos se iránorientando, ahora en sentidocontrario, disminuyendo con ello lamagnetización del material, de talforma que se obtendría una gráficacomo la siguiente:

H

B

–H

–B


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Al continuar aumentando –H, elmaterial se irá magnetizando perocon campo contrario al de suprimera magnetización,obteniéndose una gráfica como lamostrada a continuación, donde laintensidad del campo magnéticoinducido se denota con –B.

H

B

–H

–B

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Como se observa, al aumentar–H, aumenta –B, hasta llegar a unpunto de máxima saturación, dondelos dominios están alineados ensentido contrario a como sealinearon en la curva de primerasaturación. Ahora, si se disminuye elvalor de –H hasta –H = 0, seobtiene una gráfica como lasiguiente:

H

B

–H

–B


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Como se observa, aún cuando–H=0 el material conserva uncampo magnético inducido. Si ahorase aplica un campo magnéticoexterno de intensidad H (opuesto alanterior), los dominios magnéticosse irán orientando, ahora en sentidocontrario, disminuyendo con ello lamagnetización del material, de talforma que se obtendría una gráficacomo la siguiente:

H

B

–H

–B

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Como se observa, al ir aumentandoH, disminuye –B, hasta llegar a cero;ahora bien si se continuaaumentando H, el material se irámagnetizando, obteniéndose unagráfica como la siguiente:

H

B

–H

–B


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Como se observa, al ir aumentandoH se llegar hasta el punto en el cualla alineación de los dominios es lamáxima posible; es decir, se lleganuevamente a la máxima saturaciónque se alcanzó en la curva deprimera saturación; completando así,el ciclo de histéresis del material.

H

B

–H

–B

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Específicamente, se le llama ciclo dehistéresis al ciclo que forman todaslas curvas excepto la de primerasaturación; es decir, para el casodescrito anteriormente, el ciclo dehistéresis correspondería almostrado en la gráfica siguiente: H

B

–H

–B


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El ciclo de histéresis de un material ferromagnético puede ser “angosto” o “ancho”dependiendo de la composición del material. Los materiales con ciclo de histéresisangosto, se les llama materiales ferromagnéticos blandos y a los que tienen un ciclode histéresis grueso se les llama materiales ferromagnéticos duros.

Ferromagnéticos blandos Ferromagnéticos duros

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Los materiales ferromagnéticos duros se magnetizan al aplicar un campo magnéticogrande y para desmagnetizarlos se requiere de campos magnéticos grandes; por ello,se emplean en la fabricación de dispositivos de almacenamiento de información comolos discos duros de una computadora, cintas magnéticas, las tarjetas de crédito, losboletos del metro, etc.

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