CARRERA: MATERIA: TAREA: CATEDRÁTICO: ALUMNO: NO DE CONTROL: NO. LISTA: PERIODO: AGOSTO/DICIEMBRE 2022 UNIDAD 4: PROPIEDADES MAGNETICAS DE LOS MATERIALES Magnetismo El magnetismo de un metal es la propiedad que tienen para ejercer fuerzas de atracción o repulsión sobre otros metales. Los metales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, el hierro, el cobalto y sus aleaciones, que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo, todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético. También se pueden producir electroimanes. MATERIALES MAGNETICOS Se refiere a todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético. Tipo de material Características No magnético No afecta el paso de las líneas de campo magnético. Ejemplo: el vacío. Diamagnético Material débilmente magnético. Si se sitúa una barra magnética cerca de él, ésta lo repele. Ejemplo: bismuto (Bi), plata (Ag), plomo (Pb), agua. Paramagnético Presenta un magnetismo significativo. Atraído por la barra magnética. Ejemplo: aire, aluminio (Al), paladio (Pd), magneto molecular. Ferromagnético Magnético por excelencia o fuertemente magnético. Atraído por la barra magnética. Paramagnético por encima de la temperatura de Curie (La temperatura de Curie del hierro metálico es aproximadamente unos 770 °C). Ejemplo: hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni), acero suave. Antiferromagnético No magnético aún bajo acción de un campo magnético inducido. Ejemplo: óxido de manganeso (MnO2). Ferrimagnético Menor grado magnético que los materiales ferromagnéticos. Ejemplo: ferrita de hierro. Superparamagnético Materiales ferromagnéticos suspendidos en una matriz dieléctrica. Ejemplo: materiales utilizados en cintas de audio y video. Ferritas Ferromagnético de baja conductividad eléctrica. Ejemplo: utilizado como núcleo inductores para aplicaciones de corriente alterna. MATERIALES COMPUESTOS Son aquellos materiales que se forman por la unión de dos o más materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. DIAMAGNETISMO Es una propiedad de los materiales que consiste en repeler los campos magnéticos. Es lo opuesto a los materiales paramagnéticos los cuales son atraídos por los campos magnéticos. Materiales diamagnéticos Las sustancias son, en su gran mayoría, diamagnéticas, puesto que todos los pares de electrones con espín opuesto contribuyen débilmente al diamagnetismo, y sólo en los casos en los que hay electrones desparejados existe una contribución paramagnética (o más compleja) en sentido contrario. Algunos ejemplos de materiales diamagnéticos son: Agua bismuto metálico hidrógeno helio gases nobles cloruro de sodio cobre oro silicio germanio grafito bronce azufre. los materiales diamagnéticos tienen: Una permeabilidad magnética relativa inferior a la unidad. Una inducción magnética negativa. Una susceptibilidad magnética negativa, prácticamente independiente de la temperatura, y generalmente del orden (en unidades cegesimales) de e.m.u./mol, donde M es la masa molecular. PARAMAGNETISMO Es la tendencia de los momentos magnéticos libres (espín u orbitales) a alinearse paralelamente a un campo magnético. Si estos momentos magnéticos están fuertemente acoplados entre sí, el fenómeno será ferromagnetismo o ferromagnetismo. Cuando no existe ningún campo magnético externo, estos momentos magnéticos están orientados al azar. En presencia de un campo magnético externo tienden a alinearse paralelamente al campo, pero esta alineación está contrarrestada por la tendencia que tienen los momentos a orientarse aleatoriamente debido al movimiento térmico. Este alineamiento de los dipolos magnéticos atómicos con un campo externo tiende a fortalecerlo. Esto se describe por una permeabilidad magnética superior a la unidad, o, lo que es lo mismo, una susceptibilidad magnética positiva y muy pequeña. materiales paramagnéticos Materiales o medios cuya permeabilidad magnética es similar a la del vacío. Estos materiales o medios presentan en una medida despreciable el fenómeno de ferromagnetismo. En términos físicos, se dice que tiene un valor aproximadamente igual a 1 para su permeabilidad magnética relativa, cociente de la permeabilidad del material o medio entre la permeabilidad del vacío. Los materiales paramagnéticos sufren el mismo tipo de atracción y repulsión que los imanes normales, cuando están sujetos a un campo magnético. Sin embargo, al retirar el campo magnético, la entropía destruye el alineamiento magnético, que ya no está favorecido energéticamente. Es decir, los materiales paramagnéticos son materiales atraídos por imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados. Algunos materiales paramagnéticos son: aire magnesio aluminio titanio wolframio. A campos magnéticos bajos, los materiales paramagnéticos exhiben una magnetización en la misma reacción del campo externo, y cuya magnitud se describe por la ley de Curie: Esta ley indica que los materiales paramagnéticos tienden a volverse cada vez más magnéticos al aumentar el campo aplicado, y cada vez menos magnéticos al elevarse la temperatura. Es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferromagnética es la interacción magnética que hace que los polos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo. Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a alinearse con este, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados con el mismo sentido y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño. Este aumento de tamaño se explica por las características de las paredes de Bloch, que avanzan en dirección a los dominios cuya dirección de los dipolos no coincide; dando lugar a un mono dominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece durante cierto tiempo. Materiales ferromagnéticos hay una serie de materiales cristalinos que presentan ferromagnetismo. La tabla de la derecha muestra una selección representativa de ellos, junto con sus temperaturas de Curie, la temperatura por encima del cual dejan de exhibir la magnetización espontánea. El ferromagnetismo no es una propiedad que depende sólo de la composición química de un material, sino que también depende de su estructura cristalina y la organización microscópica. El acero eléctrico, por ejemplo, es un material producido a escala industrial cuyas propiedades ferromagnéticas han sido optimizadas para hacer uso de ellas en aplicaciones donde se requiere el establecimiento de campos magnéticos de manera eficiente. Sin embargo, hay aleaciones ferromagnéticas de metal, cuyos componentes no son ferromagnéticos, llamadas aleaciones Heusler. Por el contrario, existen aleaciones no magnéticas, como los tipos de acero inoxidable, compuesta casi exclusivamente de metales ferromagnéticos. . Propiedades de materiales ferromagnéticos Inducción magnética alta al utilizar un campo magnético Concentra líneas de campo magnético fácilmente y acumula la densidad de flujo magnético elevando Delimitan y dirigen campos magnéticos en trayectorias definidas Ayuda a máquinas para que tengan una estabilidad de volumen razonable y menos costosas. Características Imantarse rápidamente de los otros materiales (permeabilidad relativa) Inducción magnética intrínseca máxima elevada Relación no lineal entre módulos de inducción magnética y campo magnético Variación de flujo debido al aumento del campo magnético, inducción magnética y la permeabilidad como funciones de campo magnético no son uniformes Imantación mientras se suprime el campo magnético Se opone a inversiones de sentido una vez imantados ELECTROIMÁN Los electroimanes tienen normalmente la forma de solenoides con núcleos de hierro. Las propiedades ferro magnéticas del núcleo de hierro, hace que los dominios magnéticos internos del hierro, se alineen con los campos magnéticos más pequeños producidos por la corriente en el solenoide. El efecto es la multiplicación del campo magnético por factores de decenas e incluso miles de veces. La fórmula para el campo magnético del solenoide es y k es la permeabilidad relativa del hierro, que muestra el efecto amplificador del núcleo de hierro. GRABACION DE CINTA MAGNETICA Cuando en un grabador de cinta, la cinta magnetizada pasa por debajo de la cabeza de reproducción, el material ferromagnético del cabezal de la cinta es magnetizado y ese campo magnético penetra en una bobina de hilo eléctrico que está enrollada sobre el material magnético. Cualquier cambio en el campo magnético induce un voltaje en la bobina, de acuerdo con la ley de Faraday. Este voltaje inducido forma una imagen eléctrica de la señal que está grabada en la cinta TRANSFORMADORES: Un transformador hace uso de la ley de Faraday y las propiedades ferro magnéticas de un núcleo de hierro para subir o bajar eficientemente los voltajes de corriente alterna (AC). Por supuesto que no puede incrementar la potencia, de modo que, si se eleva el voltaje, la corriente es disminuida proporcionalmente y viceversa. EN MEDICINA: 1. Nanomagnetismo 1. Resonancia magnética nuclear Almacenamiento de información 1. Grabación magnética. 2. Grabación optomagnética. 3. Tecnología de las burbujas magnéticas RESONANCIA MAGNETICA NUCLEAR Si un núcleo atómico, que posee espín, se coloca en un campo magnético fuerte, se producen transiciones entre los niveles energéticos El sistema tiende a regresar a estados de energía por radiación o procesos de relajación no radiactivos Cuando esto sucede, la fuerza electromotriz inducida produce una señal que es detectada y amplificada Al transformar esta señal al espacio real se obtienen imágenes para estudiar la fisiología y propiedades funcionales del cuerpo. La de una rebanada de abdomen. Diferencias de brillo indican diferente entorno, por ejemplo, Distinguen grasa de músculo. GRABACION OPTOMAGNETICA Para grabar: un rayo de luz laser incide sobre una película magnética calentando una región y alinea su momento magnético con un campo magnético aplicado. Para leer: hacemos pasar luz de menor intensidad, su plano de polarización gira debido al efecto Faraday. La dirección de rotación depende de la dirección de magnetización del material. Con un polarizador, podemos transformar rotaciones, en direcciones distintas, en diferencias de intensidad TECNOLOGIA DE LAS BURBUJAS MAGNETICAS Las memorias de burbujas magnéticas pueden representarse como pequeños dominios móviles cuya polaridad es contraria a la de sus alrededores Son micro estructuras de aleación níquel-hierro producidas sobre películas de granate: En presencia de un campo magnético rotante, estas estructuras prefabricadas de una aleación níquel-hierro, hacen que se muevan las burbujas magnéticas. La presencia o no de burbuja se interpreta como un código binario.
