Propiedades magnéticas de los materiales

Transcripción

1 Popiedades magnéticas de los mateiales

2 El dipolo magnético En los campos magnéticos estacionaios, la pate fundamental son la cagas elécticas que se mueven en un elemento de coiente; éstas no sólo cean un campo magnético, sino también pueden vese afectadas po el campo magnético poveniente de otos elementos. Cuando se intenta explica las popiedades magnéticas de los mateiales, se loga una explicación satisfactoia en base al dipolo magnético. Popiedades magnéticas de los mateiales, se loga un conocimiento mejo de ellas al tene en cuenta que son una colección de átomos con momentos individuales dipolaes magnéticos.

3 El dipolo magnético Momento dipola magnético

4 Assume the magnetic field makes an angle of El dipolo magnético θ < 90 o with a line pependicula to the plane of the loop (the diection of a loop, next slide) The net toque about point O will be τ = IAB sin θ When the diection of the loop aea is defined, the toque can be expessed in its vecto fomat: τ = I A B

5 El dipolo magnético

6 El dipolo magnético

7 El dipolo magnético

8 El campo de un dipolo

9 El campo de un dipolo Semejanzas ente dipolo eléctico y dipolo magnético, vaian con -3. Difeencia impotante, las líneas del campo magnético siempe foman espias ceadas. Las líneas del campo de un imán de baa ofece el mismo patón de líneas de campo que el de la espia con coiente; así que el imán de baa también puede considease un dipolo magnético.

10 Magnetismo atómico

11 Magnetismo atómico Las pincipales contibuciones a este momento magnético son: El momento magnético obital (obita de los electones) El momento magnético de spin (el electón gia sobe si mismo)

12 Magnetización M Magnetización Consideemos ahoa un medio magnético compuesto de átomos con los momentos dipolaes magnéticosµ n. En geneal estos dipolos apuntan en vaias diecciones del espacio. Calculemos el momento dipola netoµen un volumen V del mateial. Si queemos considea la magnetización una magnitud micoscópica la ec. debe escibise como el límite a medida que V 0.

13 Magnetización B = B 0 + B M El campo B M puede esta fomado po las apotaciones de los dipolos pemanentes en los mateiales paamagnéticos y de los dipolos inducidos en todos los mateiales.

14 Magnetización B B M = B 0 + B M = M B = B0 M B µ 0 = cte. = κ m + µ 0 M En los campos débiles: B 0 B 0 Dondeκ m es la pemeabilidad del mateial, que se define en elación con el vacio, paa el cualκ m =1.

15 Magnetización La pemeabilidad de la mayo pate de los mateiales comunes (excepto los feomagnéticos) tiene valoes cecanos a 1. Con especto a otos mateiales que no son feomagnéticos, la pemeabilidad puede depende de popiedades como la tempeatua y la densidad del mateial, peo no del campo B 0. Paa los feomagnéticos κ m depende del campo aplicado B 0. B = κ m B 0

16 En los mateiales paa y dia: M = cte. M = B 0 B χ 0 m µ 0 Magnetización B B M = B 0 + B M = M B = B0 µ 0 + µ 0 M En los mateiales paa y feo, M posee la misma diección y sentido que B 0. En los mateiales dia, M se opone a B 0. µ 0 + χ m Susceptibilidad magnética = B + M = B ( 1 ) B 0 0

17 Magnetismo en la mateia

18 Campo Magnético Magnetismo en la mateia Los átomos tienen momentos dipolaes magnéticos debido al movimiento de sus electones y al momento dipola magnético intínseco asociado al espin de los electones En un mateial magnéticamente polaizado, los dipolos cean un campo magnético paalelo a los vectoes del momento dipola magnético Clasificación de mateiales atendiendo a compotamiento de sus momentos magnéticos en un campo exteno Paamagnéticos Diamagnéticos Feomagnéticos Paamagnetismo: suge de la alineación pacial de momentos magnéticos atómicos o moleculaes en pesencia de un campo magnético exteno. Los momentos dipolaes no inteaccionan fuetemente ente sí. Feomagnetismo: los momentos dipolaes inteactúan fuetemente ente sí. Se puede consegui una gan alineación de dipolos magnéticos incluso con campos extenos débiles. Diamagnetismo: suge de los momentos dipolaes magnéticos obitales inducidos po un campo magnético exteno. Los momentos inducidos son opuestos al campo exteno y debilitan el campo total. Este efecto ocue en todos los mateiales peo como los momentos inducidos son pequeños especto a los momentos magnéticos pemanentes, el diamagnetismo está enmascaado po los efectos paamagnéticos o feomagnéticos.

19 Ley de Gauss aplicada al magnetismo

20 Φ = B da = 0 B El flujo neto del campo magnético que pasa a tavés de cualquie supeficie ceada es ceo.