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CAMPO MAGNÉTICO
4. PROPIEDADES MAGNÉTICAS
DE LA MATERIA
RESUMEN







1. TOQUE Y MOMENTO MAGNÉTICO
2. ORIENTACIÓN DE DIPOLOS
3. MOMENTOS MAGNÉTICOS
ATÓMICOS
4. IMANACIÓN
5. DIAMAGNETISMO
6. PARAMAGNETISMO
7. FERROMAGNETISMO
1.1 MOMENTO DE FUERZAS (TORQUE)

Espira en un campo magnético constante


F  0

m

m

  mB

No hay fuerza neta
 
 i   ri  Fi

m



 mB cos 
Momento magnético


m  IA

0
Resultados generales
Momento de fuerzas


 
 m B
1.2 MOMENTO MAGNÉTICO
m
Momento magnético


m  IA
Momento de fuerzas


 
 m B
2. ORIENTACIÓN DE
DIPOLOS MAGNÉTICOS

Un dipolo magnético situado en un
campo magnético se orienta en
dirección al campo  Energía


magnética mínima U m  m  B
m
B
2.1 MOMENTOS
MAGNÉTICOS ATÓMICOS

Electrón girando en torno a un
núcleo
Momento magnético
 e L
m  IA  e (r ) 
2m 


L Magnetón de
m   B
 Bohr
2
 B  9.27 1024 A m2


El electrón tiene además momento interno
(espín)
Momento magnético total



L
S
Factor giromagnético 
m   B (   )
para electrones -2.0024


Los átomos
 Crean campos magnéticos.
 Pueden tener momentos dipolares
inducidos.
 Se orientan según el campo magnético.

4. IMANACIÓN


En un material con
momento magnético
aparecen corrientes
microscópicas.
Se crea una corriente
superficial de carga
En el interior la
corriente es nula

Magnetización: Momento dipolar
magnético por unidad de volumen


dm
M
dVol


dm  di A
dVol  A dl
Corriente amperiana
por unidad de longitud

di
M 
dl

Magnetización de saturación 
Todos los dipolos están orientados

 n= nº moléculas

Ms  n m
por unidad de volumen
4.2 CAMPO DE IMANACIÓN
Y VECTOR H



La magnetización en casi
todos los materiales es
proporcional al campo
aplicado B0 .
Si el material está
imantado crea un campo de
imanación
Y el campo total resulta

B0
M  m
0
Susceptibilidad magnética


Bm  0 M

BT  B0  Bm


Vector excitación
magnética H



BT  0 ( H  M )

B0
– Vacío

H 
– Medio

 BT
H 
0

  0 (1   m)
r  (1   m)
Otras relaciones


BT  r B0


M  m H


Bm   m B0
5. DIAMAGNETISMO


Descubierto por Faraday en 1846.
El campo de magnetización es opuesto al
aplicado m <0


Bm   m B0


Todos los materiales presentan este
efecto.
Las “espiras” atómicas se crean corrietnes
magnéticas inducidas.


En materiales con momento
magnético permanente este efecto
se ve enmascarado.
Los materiales superconductores son
diamagnéticos perfectos m =-1



Bm  B0  BT  0
6. PARAMAGNETISMO


Materiales con momentos magnéticos
permanentes que interaccionana entre sí

débilmente m >0 (pequeña)
B0
M  m
0
Magnetización baja
B0 =0
M =0
Orientación al
azar
B0 >0
M >0
Alineación/
Mov. Térmico
B0 >>0
M =Ms
Saturación
6.1 ley de Curie

Gráfica de magnetización frente a campo
externo
 
1 m  B0
M 
Ms
3 KT
1 mM s
m 
0
3 KT
M
Ms
B0
Ley para bajos valores del campo
aplicado
Hay competencia entre la agitación
térmica y la alineación magnética
7. FERROMAGNETISMO





Se presenta en Fe, Co, Ni y aleaciones.
Existen interacciones entre los espines de
los electrones.
La susceptibilidad m >0 (grande)
Magnetización alta aún para valores del
campo externo bajos.
En ausencia de campo existen dominios
magnéticos en los que la magnetización no
es nula.

Al aplicar un campo los dominios se orientan todos
en dirección al campo externo.
Sin campo magnético
Con campo magnético
Paramagnetismo
Ferromagnetismo

Para temperaturas altas (T>Tcurie) se convierten
en paramagnéticos por la agitación térmica.
7.1 Ciclo de Histéresis

Un material ferromagnético
recuerda su historia
M
Magnetización
Cuando H vuelve a 0 el
material conserva parte
de su magnetización.
Tiene memoria
B tiene que hacerse
negativa para volver a
tener una M nulo.
Saturación en la
dirección opuesta
Saturaciónalineación
de dominios
Curva de magnetización
no lineal
B Campo
aplicado
Una vez el material se
ha magnetizado,
retendrá parte de esta
magnetización.
Recuerda su “historia”