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

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Eugenia Marta Jiménez Álvarez
hace 6 años
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2 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?

Thomson Brooks/Cole, 6ª edición, 2004, p. 945 L y μ apuntan en direcciones contrarias porque los electrones tienen carga negativa.

3 Los electrones se mueven alrededor de los núcleos atómicos en orbitales determinados circuitos de corriente. El momento magnético de los átomos está relacionado con el momento angular L de los electrones: Serway, Jewett, Physics for scientists and engineeris, Thomson Brooks/Cole, 6ª edición, 2004, p. 945 L y μ apuntan en direcciones contrarias porque los electrones tienen carga negativa. En realidad, como el momento angular está cuantizado, el momento magnético orbital más pequeño es: commons/thumb/1/11/electron_orbitals.s vg/350px-electron_orbitals.svg.png

engineeris, Thomson Brooks/Cole, 6ª edición, 2004, p.

4 Además del momento magnético orbital, se debe tomar en cuenta el espín de los electrones. El momento magnético relacionado con el espín es el llamado Magnetón de Bohr: Serway, Jewett, Physics for scientists and engineeris, Thomson Brooks/Cole, 6ª edición, 2004, p. 945 El momento magnético total de los átomos toma en cuenta la contribución orbital y de espín de los electrones y el núcleo. Para que exista un momento magnético total diferente de cero, los espines deben estar en número impar.

6 El estado magnético de una sustancia está definido por su vector de magnetización M: M V El campo magnético generado por la respuesta magnética de un material es: 7 2 B mater 0 M 4 10 N A Por otro lado, si el campo externo aplicado sobre el material es B 0, entonces el campo total es: La intensidad de campo magnético se define como: B0 0 Entonces el campo magnético total es: 0 /

Para entender la diferencia entre y B tomemos el ejemplo de un solenoide en aire: B 0 =μ 0 y B 0 = μ 0 ni =ni (no depende de la respuesta magnética del material) Al meter un material magnético en el

7 Para entender la diferencia entre y B tomemos el ejemplo de un solenoide en aire: B 0 =μ 0 y B 0 = μ 0 ni =ni (no depende de la respuesta magnética del material) Al meter un material magnético en el interior del solenoide se deben sumar el campo magnético generado por la corriente en el solenoide y el campo magnético generado por la respuesta magnética del material:

8 La susceptibilidad magnética χ es un constante adimensional que nos dice qué tan susceptible es el material a ser magnetizado: El campo magnético es proporcional a la intensidad de campo magnético: La constante de proporcionalidad es llamada permeabilidad magnética del medio: La permeabilidad magnética nos permite clasificar las sustancias de acuerdo a su respuesta magnética con respecto a la permeabilidad del vacío μ 0 : μ m > μ 0 sustancia paramagnética μ m < μ 0 sustancia diamagnética Las sustancias ferromagnéticas tienen una susceptibilidad magnética muy grande, pero M no es lineal con.

9 Serway, Jewett, Physics for scientists and engineeris, Thomson Brooks/Cole, 6ª edición, 2004, p. 948

10 Serway, Jewett, Physics for scientists and engineeris, Thomson Brooks/Cole, 6ª edición, 2004, p. 949

11 Inducción Remanente B r; B =0 B Inducción de saturación, B s =B- Coercitividad c M = B s / 0 B= 0 (+M) B =Inducción Magnética = Campo Magnético

12 La densidad de energía almacenada en el material al aumentar de 0 a es: E r = 0 = permeabilidad del vacío B B B M M M a) Energía de magnetización B= 0 (+M) b) Energía de desmagnetización B= 0 (+M) c) Energía disipada del ciclo B= 0 (+M)

13 Toma en cuenta dos efectos competitivos: la alineación de los momentos magnéticos y los efectos térmicos que tienden a desalinearlos A partir de una temperatura crítica llamada temperatura de Curie, el material pasa de ser ferromagnético a ser paramagnético. La relación de la magnetización del material es directamente proporcional a la intensidad de campo aplicado e inversamente proporcional a la temperatura: M C T Serway, Jewett, Physics for scientists and engineeris, Thomson Brooks/Cole, 6ª edición, 2004, p. 951

El diamagnetismo está presente en todas las sustancias, sin embargo es un efecto muy débil.

14 Cuando se aplica un campo magnético a una sustancia diamagnética, se induce un campo magnético en el sentido opuesto al campo magnético externo. El diamagnetismo está presente en todas las sustancias, sin embargo es un efecto muy débil. Los superconductores son diamagnetos perfectos y se puede observar la repulsión de estos materiales hacia el campo externo, lo que origina las aplicaciones de levitación magnética:

15 B

16 1. Un solenoide tiene 250 vueltas y una corriente de 2 A circula a través de él. Una barra de permalloy (20% Fe y 80% Ni) con dimensiones de 2.5 cm de largo por 1.2 cm de ancho y espesor de 0.5 cm se introduce en el solenoide (que tiene las mismas dimensiones). a) Calcule el campo magnético con el solenoide vacío. b) Calcule la magnetización de la barra de Fe/Ni asumiendo que todos los momentos magnéticos están alineados con el campo magnético interior (magnetización de saturación). Considere que el momento magnético de los átomos de Fe es 4 μ B y de los de Ni es 2 μ B. c) Calcule el campo magnético total una vez que la barra está en el interior del solenoide.

17 2. Una ferrita que tiene una permeabilidad relativa de 76 se encuentra en el interior de un solenoide que tiene un campo magnético de 500 gauss. Asumiendo que el material 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 la temperatura de la Tierra aumenta con la profundidad a una razón promedio de 30 C/km. Suponiendo que la temperatura en la superficie de la tierra es de 20 C, a qué profundidad dejará el hierro de ser ferromagnético? (La temperatura de Curie del hierro es de 1043 K).

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