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Este documento proporciona una descripción detallada del proceso de magnetización y la clasificación de los materiales magnéticos. Explica los conceptos clave del electromagnetismo, como el campo magnético, la magnetización, la permeabilidad magnética y la susceptibilidad magnética. También aborda la clasificación de los materiales en ferromagnéticos, paramagnéticos y diamagnéticos, y cómo estas propiedades magnéticas afectan el comportamiento de los materiales en presencia de campos magnéticos. El documento incluye fórmulas y ecuaciones relevantes, así como ejemplos de materiales magnéticos comunes. Esta información sería útil para estudiantes y profesionales interesados en comprender los fundamentos del magnetismo y sus aplicaciones en diversas áreas de la ciencia y la ingeniería.
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
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vectorial. La existencia de campos magnéticos puede ser verificada mediante un dispositivo llamado magnetómetro. La magnetización, imantación o imanación es la densidad de momentos dipolares magnéticos de un material: La magnetización máxima de un material se logra cuando todos sus momentos dipolares están alineados en la misma dirección. En la mayoría de los materiales, la magnetización surge al aplicarles un campo magnético. Pero en los materiales ferromagnéticos, la magnetización puede ser alta y persistir incluso sin un campo magnético externo. Para describir la imanación se recurre a tres campos promediados en el espacio ( , , ), que describen de forma macroscópica las cargas en movimiento, los momentos magnéticos cuánticos y el campo de inducción magnética En un anillo de Rowland, el campo depende del campo , y están relacionados por la susceptibilidad magnética: Si la susceptibilidad magnética es positiva, el campo magnético se refuerza en el interior del material, como ocurre en los paramagnéticos y en los ferromagnéticos. Y dado que: En los materiales paramagnéticos y en los ferromagnéticos la magnetización tiene el mismo sentido que el campo
Cuando se coloca una partícula diamagnética en el seno de un campo magnético aparece una magnetización en sentido opuesto al campo magnético. Puesto que la susceptibilidad de un diamagnético es negativa, pero nunca supera el valor -1 (esto es, la permeabilidad siempre es positiva), la imanación también va en sentido opuesto al campo magnético 6.2 INTENSIDAD MAGNÉTICA. Como cualquier magnitud física, el campo magnético puede ser medido si se dispone de los instrumentos adecuados. Como vimos antes, el campo magnético se representa con líneas. El número total de líneas se llama flujo magnético, se representa con la letra griega Φ (fi) y se mide en Weber. Así como en la electrostática existe una constante dieléctrica, en el magnetismo existe el término “permeabilidad”; La permeabilidad es una propiedad de ciertos materiales como el hierro, cobre, aluminio, níquel y otros. En el que las líneas de campo magnético pasan o cortan el material más fácilmente que a través del aire o el vacío. Esto hace que el material permeable colocado en el campo magnético concentre más flujo por unidad de área y así aumente el valor de densidad de flujo. La permeabilidad magnética a menudo se indica con la letra griega μ (mu). por lo tanto, es importante considerar su valor en el sistema internacional (SI). A efectos prácticos, la permeabilidad al gas se considera igual a la permeabilidad al vacío. La permeabilidad relativa de una sustancia se calcula según la fórmula: Se define por la relación H = B/μm = B/μ 0 – M y tiene un valor que designa de forma inequívoca, la influencia que ejerce la corriente externa en la creación del campo magnético del material, independientemente de la respuesta magnética del material. La relación de B se puede escribir de forma equivalente B = μ 0 (H + M) H y M tendrán las mismas unidades, amperios/metro. Para distinguir aún más B de H, a veces se le llama a B densidad de flujo magnético o inducción magnética. A la cantidad M en estas fórmulas, se le llama magnetización del material. Otro uso común para la relación entre B y H es B = μmH donde μ = μm = Kmμ 0 siendo μ 0 la permeabilidad magnética del vacío y Km la permeabilidad relativa del material. Si el material no responde al campo magnético externo, no produciendo ninguna magnetización, entonces Km = 1. Otra cantidad magnética comúnmente usada es la susceptibilidad magnética, la cual especifica en cuanto difiere de 1, la permeabilidad relativa. Susceptibilidad magnética χm = Km - 1
Cabe señalar que la relación lineal entre M y H no aplica para sustancias ferromagnéticas como hierro, níquel, cobalto, gadolinio y disprosio, entre otros. La susceptibilidad magnética de algunas sustancias se muestra en la siguiente tabla: Sustituyendo M en la ecuación para calcular el campo magnético B. tenemos la ecuación: B = μo (H M) = μo (H χH) = μo (1 χ )HB = μm H En el que μm se llama campo magnético permeable de la sustancia y tiene el valor: μm = μm (1 x). Las sustancias también se pueden clasificar comparando su permeabilidad magnética μm con la de μm (permeabilidad de las sustancias libres). espacio, vacío o aire) de la siguiente manera Paramagnética μm > μo Diamagnética μm < μo Ferromagnética μm >>> μo Dado que χ para materiales paramagnéticos y diamagnéticos es muy pequeño, μm casi coincide con tso en estos casos. Sin embargo, en el caso de sustancias ferromagnéticas, μm suele ser varios cientos de veces mayor que μm. Aunque la ecuación B = μm H proporciona una relación simple entre B y H, debe interpretarse con precaución cuando se trabaja con sustancias ferromagnéticas. Esto se debe a que el valor de μm no es específico de cada sustancia, sino que depende de las condiciones y tratamientos previos de la muestra.
6.4 CLASIFICACIÓN MAGNÉTICA DE LOS MATERIALES Respecto a la materia y el magnetismo, se ha establecido que en la naturaleza hay objetos que se magnetizan fácilmente, objetos que se magnetizan débilmente y objetos que, cuando se introducen en un campo magnético, en lugar de magnetizarse, crearán líneas de contacto separadas. porque se negaron a presentarse. La primera se llama materia ferromagnética, y ejemplos son: hierro, níquel, cobalto, gadolinio, disprosio y sus compuestos; estos últimos son paramagnéticos, en su mayoría sólidos; y otros también conocidos como materiales diamagnéticos como el bismuto, el cobre, el diamante, la plata y el argón. Capacidad de campo a través (m): La división de los materiales en ferromagnéticos, paramagnéticos y diamagnéticos está relacionada con una propiedad de la sustancia llamada permeabilidad absoluta. Este valor se puede definir como la facilidad con la que los materiales crean líneas de inducción en su interior; Se denota con la letra griega m y significa: Normalmente, la permeabilidad absoluta de un material se llama permeabilidad absoluta al vacío, por lo que aquí introducimos un concepto llamado permeabilidad relativa mr para ayudarnos a clasificar materiales en función de campos magnéticos. La permeabilidad relativa es la relación entre la permeabilidad absoluta de un material dividida por la permeabilidad al vacío. En esta clasificación nueva, el vacío tiene una permeabilidad relativa igual a uno (| = 1); los materiales ferromagnéticos tienen una permeabilidad relativa mucho mayor que uno (ur >> 1); los paramagnéticos ligeramente mayor que uno (ur » 1); y los diamagnéticos menor que uno (ur < 1).
