¿a qué se debe el momento magnético de...
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¿A qué se debe el momento magnético de los
átomos?
¿Cómo se define el vector de magnetización de un
material?
¿Cuál es la diferencia entre el campo magnético y
la intensidad de campo magnético?
¿Cuál es la diferencia entre un material
paramagnético y un material ferromagnético?
¿Qué es la temperatura de Curie?
¿Qué es un material diamagético y cual es su
relación con el efecto Meissner?
Los electrones se mueven alrededor de losnúcleos atómicos en orbitalesdeterminados circuitos de corriente.El momento magnético de los átomos estárelacionado con el momento angular L delos electrones:
L y μ apuntan en direcciones contrariasporque los electrones tienen carganegativa.En realidad, como el momento angularestá cuantizado, el momento magnéticoorbital más pequeño es:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/11/Electron_orbitals.svg/350px-Electron_orbitals.svg.png
Serway, Jewett, “Physics for scientists andengineeris”, Thomson Brooks/Cole, 6ªedición, 2004, p. 945
Además del momento magnético orbital,se debe tomar en cuenta el espín de loselectrones.El momento magnético relacionado con elespín es el llamado Magnetón de Bohr:
El momento magnético total de losátomos toma en cuenta la contribuciónorbital y de espín de los electrones y elnúcleo.Para que exista un momento magnéticototal diferente de cero, los espines debenestar en número impar.
Serway, Jewett, “Physics for scientists andengineeris”, Thomson Brooks/Cole, 6ªedición, 2004, p. 945
http://educypedia.karadimov.info/library/revised%207.pdf
El estado magnético de una sustancia está definido por suvector de magnetización M:
El campo magnético generado por la respuesta magnética deun material es:
Por otro lado, si el campo externo aplicado sobre el materiales B0, entonces el campo total es:
La intensidad de campo magnético H se define como:
Entonces el campo magnético total es:
VM
MBmater 0
0
0
BH
27
0 /104 AN
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/elemag.html
Para entender la diferencia entre H y B tomemos el ejemplode un solenoide en aire: B0=μ0H y B0= μ0nI H=nI (nodepende de la respuesta magnética del material)Al meter un material magnético en el interior del solenoide sedeben sumar el campo magnético generado por la corrienteen el solenoide y el campo magnético generado por larespuesta magnética del material:
La susceptibilidad magnética χ es un constante adimensionalque nos dice qué tan susceptible es el material a sermagnetizado:
El campo magnético es proporcional a la intensidad de campomagnético:
La constante de proporcionalidad es llamada permeabilidadmagnética del medio:
La permeabilidad magnética nos permite clasificar lassustancias de acuerdo a su respuesta magnética con respectoa la permeabilidad del vacío μ0:μm > μ0 sustancia paramagnéticaμm < μ0 sustancia diamagnética
Las sustancias ferromagnéticas tienen una susceptibilidadmagnética muy grande, pero M no es lineal con H.
Serway, Jewett, “Physics for scientists and engineeris”, Thomson Brooks/Cole, 6ª edición, 2004, p. 948
Serway, Jewett, “Physics for scientists and engineeris”, Thomson Brooks/Cole, 6ª edición, 2004, p. 949
H
B
Coercitividad Hc
Inducción RemanenteBr; BH=0
Inducción de saturación, Bs =B-H
B=0(H+M)
M = Bs/0
B =Inducción MagnéticaH= Campo Magnético
H
B
B=0(H+M)
H
B
B=0(H+M)
H
B
B=0(H+M)
M M M
a) Energía de magnetización
b) Energía de desmagnetización
c) Energía disipada del ciclo
La densidad de energía almacenada en el material al aumentar H de 0 a H’ es: Er=
0 = permeabilidad del vacío
Toma en cuenta dos efectoscompetitivos: la alineación de losmomentos magnéticos y los efectostérmicos que tienden a desalinearlosA partir de una temperatura críticallamada temperatura de Curie, elmaterial pasa de ser ferromagnéticoa ser paramagnético.La relación de la magnetización delmaterial es directamenteproporcional a la intensidad decampo aplicado H e inversamenteproporcional a la temperatura:
T
HCM
Serway, Jewett, “Physics for scientists and engineeris”,Thomson Brooks/Cole, 6ª edición, 2004, p. 951
Cuando se aplica un campo magnético a una sustanciadiamagnética, se induce un campo magnético en el sentidoopuesto al campo magnético externo.El diamagnetismo está presente en todas las sustancias, sinembargo es un efecto muy débil.Los superconductores son “diamagnetos perfectos” y se puedeobservar la repulsión de estos materiales hacia el campoexterno, lo que origina las aplicaciones de levitaciónmagnética:
H
H
H
H
H
B
1. Un solenoide tiene 250 vueltas y una corriente de 2 Acircula a través de él. Una barra de permalloy (20% Fe y80% Ni) con dimensiones de 2.5 cm de largo por 1.2 cm deancho y espesor de 0.5 cm se introduce en el solenoide (quetiene las mismas dimensiones).a) Calcule el campo magnético con el solenoide vacío.b) Calcule la magnetización de la barra de Fe/Niasumiendo que todos los momentos magnéticos estánalineados con el campo magnético interior (magnetizaciónde saturación). Considere que el momento magnético delos átomos de Fe es 4 μB y de los de Ni es 2 μB.c) Calcule el campo magnético total una vez que la barraestá en el interior del solenoide.
2. Una ferrita que tiene una permeabilidad relativa de 76 seencuentra en el interior de un solenoide que tiene uncampo magnético de 500 gauss. Asumiendo que elmaterial se encuentra en el régimen lineal, encuentre:a) La susceptibilidad magnética.b) La intensidad de campo magnético del solenoide.c) La magnetización de la ferrita.
3. Las mediciones en las minas y en los pozos indican que latemperatura de la Tierra aumenta con la profundidad auna razón promedio de 30°C/km. Suponiendo que latemperatura en la superficie de la tierra es de 20°C, ¿a quéprofundidad dejará el hierro de ser ferromagnético? (Latemperatura de Curie del hierro es de 1043 K).