MATERIALES MAGNÉTICOS

INTERACCIONES Y
MATERIALES MAGNÉTICOS
GUTIÉRREZ NÚÑEZ DEBORAH VALERIA
ISLAS BAUTISTA JOSÉ ALFREDO
LOERA RUBALCAVA JESSICA
RIVERO TREVIÑO MARÍA JOSÉ
Ferromagnetismo
Momento magnético
Dominios
Susceptibilidad magnética
 Intensificación del campo magnético.
Permeabilidad magnética
µo = 4 p 10-7 N/A2
Temperatura de Curie
Ferrofluidos
Resonancia magnética
Paramagnetismo
• El paramagnetismo se produce cuando las
moléculas de una sustancia tienen un momento
magnético permanente. El campo magnético
externo produce un momento que tiende a
alinear los dipolos magnéticos en dirección
paralela al campo.
 Los materiales paramagnéticos se magnetizan
débilmente en el sentido del campo aplicado, la
magnitud del campo se describe por la Ley de Curie
M = xH = C(H/T)
Donde:
M: es la magnetización resultante
H: Densidad del flujo magnético del campo aplicado
T: Temperatura absoluta en Kelvin
C: Constante específica de cada material
 La ley Curie sólo es aplicable a campos bajos o
temperaturas elevadas, ya que falla en la
descripción del fenómeno cuando la mayoría de los
momentos magnéticos se hallan alineados (cuando
nos acercamos a la saturación magnética)
Diamagnetismo
El diamagnetismo es una propiedad de los
materiales que consiste en repeler los campos
magnéticos tanto el polo norte como el sur.
Efecto por el cual un campo magnético aplicado a un material induce en éste una
magnetización que tiene sentido opuesto al campo aplicado.
El fenómeno del diamagnetismo fue
descubierto y nominado por primera vez en
Septiembre de 1845 por Michael Faraday,
descubrió que un trozo de bismuto era
repelido por un polo cualquiera de un imán; lo
que indica que el campo externo del imán
induce un dipolo magnético en el bismuto de
sentido opuesto al campo.
El diamagnetismo se justifica por los
momentos magnéticos asociados con los
electrones individuales:
En un átomo, cada electrón tiene
momentos magnéticos que se originan de
dos fuentes distintas. Una de estas
fuentes es está relacionada con el
movimiento orbital del electrón alrededor
del núcleo.
También puede considerarse que cada
electrón gira sobre sí mismo alrededor de
un eje; el otro momento magnético se
origina del espín.
En los materiales diamagnéticos el momento magnético intrínseco de los átomos o
moléculas es nulo en ausencia del campo externo aplicado, esto debido a que en cada
órbita de los átomos diamagnéticos se mueven dos electrones porque en un átomo
que tiene completamente llenos los niveles o subniveles electrónicos, se produce la
cancelación de los momentos orbitales y de espín.
El diamagnetismo es inducido por un cambio en
el movimiento orbital de los electrones debido a
un campo magnético aplicado. La magnitud del
momento magnético inducido es
extremadamente pequeña y en una dirección
opuesta a la del campo aplicado.
Para comprender cómo un campo magnético aplicado induce momentos orbitales atómicos
opuestos a él, consideramos: 2 electrones que se mueven en órbitas circulares del mismo radio
r con la misma velocidad v pero en sentidos opuestos.
Primer caso
Átomo cuyo momento magnético tiene el mismo sentido que el
campo magnético exterior B.
Antes de que existiera el campo B, el electrón giraba con velocidad v
tal que la fuerza centrífuga se equilibraba con la fuerza eléctrica
donde Fe va hacia adentro, pues el electrón es atraído por los
protones del núcleo.
Al existir el campo magnético B, sobre el electrón actúa una fuerza
magnética F= qv x B, cuya dirección es radial (perpendicular a v y a
B) y cuyo sentido es hacia afuera (v x B tiene sentido hacia adentro,
pero Fm tiene sentido contrario al ser q negativa).
Antes Fe= Fc
Ahora Fe=F’c + Fm
Segundo caso
Campo magnético exterior actuando sobre un electrón cuyo
campo magnético m tiene sentido contrario al campo.
Como ahora v tiene sentido contrario al caso anterior Fm
también con lo que actúa hacia adentro de la órbita.
F’c- Fm = Fe
Fc´> Fc por lo tanto al actuar el campo
magnético se incrementa la fuerza centrífuga, lo que implica
una mayor velocidad angular del electrón. Por ello el momento
magnético de electrón es mayor a la de antes.
Materiales diamagnéticos:
•
Los materiales diamagnéticos son aquellos en los cuales los momentos magnéticos de
todos los electrones de cada átomo se compensan, de modo que cada átomo posee un
momento magnético cero en ausencia de un campo externo.
•
El diamagnetismo es una forma muy débil de magnetismo que no es permanente y
persiste sólo mientras el campo externo está presente.
•
Los materiales tienen valores negativos muy pequeños de susceptibilidad magnética del
orden de -10-5.
•
Su permeabilidad relativa es un número muy cercano a la unidad pero levemente menor a
1.
•
Al menos, idealmente todos los materiales son diamagnéticos a temperaturas lo
suficientemente altas.
•
El diamagnetismo aparece en todos los materiales pero, dado que los momentos
magnéticos inducidos por este efecto suelen ser muy pequeños, queda a menudo
enmascarado por efectos paramagnéticos o ferromagnéticos.
•
Los superconductores son perfectamente diamagnéticos, su susceptibilidad magnética es
igual a -1. Esto quiere decir que un superconductor anula en su interior cualquier campo
magnético aplicado. (este hecho se conoce con el nombre de efecto Meissner).
Iron Man, en su primera
aparición n. °39 de Tales of
Suspense , lucha para escapar
del campamento-prisión
vietnamita utilizando un
<<turbo aislante
magnético>> 1962. Marvel
Comics
En 1997, Andre Geim y Konstantin Novoselov lograron hacer
levitar una rana en un campo magnético de 16 Teslas en el
laboratorio High Field Magnet, en Holanda. La fuerza de
levitación es ejercida sobre las moléculas diamagnéticas del
agua existentes en el cuerpo de la rana.
Por aquellos experimentos con la rana, recibieron en 2000 el
IgNobel de Física, uno de los galardones que se consideran
Nobel alternativos y que se dan desde hace 20 años para
aquellos trabajos "que primero hacen reír y después
pensar".
Científicos de la universidad de Nottingham, en el Reino
Unido, han conseguido por vez primera hacer levitar
magnéticamente algunos de los objetos más pesados de la
naturaleza, como el plomo y el platino.
Si el material es sumergido en un fluido, como el oxígeno líquido, la levitación puede ser
potenciada. El oxígeno líquido amplifica el efecto de flotabilidad provocado por el
magnetismo inherente a cada molécula de oxígeno. Esto es lo que permite hacer levitar
objetos tan pesados como el oro con imanes de relativamente escasa potencia.
La técnica de introducir objetos en un líquido para aumentar los efectos de su diamagnetismo
se denomina Magneto-Archimedes levitation (levitación magnética de Arquímedes), por la
flotación que permite el líquido en que se mueven los materiales.
Magnética
• Materiales
Ferromagnéticos
Magnetismo
Remanente
Histéresis Magnética
Histéresis
• Inercia,
retardo.
Ciclo de Histeresis