Física II Dr. Mario Enrique Álvarez Ramos (Responsable) Dr. Roberto Pedro Duarte Zamorano (Colaborador) Dr. Ezequiel Rodríguez Jáuregui (Colaborador) Webpage: http://paginas.fisica.uson.mx/qb 2015 Departamento de Física Universidad de Sonora
Temario B. Magnetismo 6. Campo magnético. (6 horas) 1. El magnetismo. Líneas de campo magnético y flujo magnético. 2. Fuerza magnética sobre una carga en movimiento 3. Movimiento de cargas eléctricas en un campo magnético uniforme. Selector o filtro de velocidades. El espectrómetro de masas 4. Fuerza magnética sobre un alambre que transporta una corriente eléctrica. 5. Momento de torsión sobre una espira de corriente. Motor eléctrico. 6. El efecto Hall. 7. Ley de Biot-Savart. Fuerza entre dos conductores paralelos 8. Ley de Ampère. El solenoide. 9. Ley de Faraday-Lenz. Fuerza electromotriz. Generadores.
Temario 7. Propiedades magnéticas de la materia. (3 horas) 1. Dipolo magnético. 2. Magnetismo atómico y nuclear. 3. Magnetización. 4. Materiales magnéticos: Paramagnetismo, diamagnetismo, ferromagnetismo, curva de histéresis. 5. Efectos de la temperatura sobre el ferromagnetismo. 6. Magnetismo de los planetas.
Tema 7: Propiedades magnéticas de la materia. i. Dipolo magnético. ii. Magnetismo atómico y nuclear. iii. Magnetización. iv. Materiales magnéticos: Paramagnetismo, diamagnetismo, ferromagnetismo, curva de histéresis. v. Efectos de la temperatura sobre el ferromagnetismo. vi. Magnetismo de los planetas.
Propiedades magnéticas de la materia Hasta ahora hemos considerado campos magnéticos en el vacío, es decir B generado por corrientes eléctricas: Ley de Ampere Ley de Biot-Savat
Campo B debido a corrientes eléctricas Campo total : B + campo debido al medio material + campo adicional
Sea B o al campo debido a corrientes eléctricas B o 0 medio material en ausencia de campo magnético externo B o = 0 Campo magnético total B t 0 Campo magnético total B t = 0
B t = B o + B m B o B t = B o + B m B o
De tal forma que: B t - B o = B m Donde B m es el campo magnético debido al medio material sumergido en un campo inicial B o. y B m = 0 M donde M es la magnetización
imaginemos que cada átomo del medio material es un circuito de corriente Magnetización
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 M dm dvol Corriente amperiana por unidad de longitud dm dvol di A A dl Magnetización de saturación Todos los dipolos están orientados M dl n= nº moléculas por unidad de volumen M s n m
Circuitos atomicos Momentos atómicos
Electrón girando en torno a un núcleo Momento magnético m m IA e ( r B L ) 2 e L 2m Magnetón de Bohr B 24 2 9.2710 Am
El electrón tiene además momento interno (espín) Momento magnético total L S Factor giromagnético para electrones -2.0024 m B ( ) Los átomos Crean campos magnéticos. Pueden tener momentos dipolares inducidos. Se orientan según el campo magnético.
La magnetización M de material depende del campo B o y por lo tanto B t. ya que B t = B o + B m Por otra parte como B m = 0 M es posible experesar B t = B o + 0 M
Campo Intensidad magnética H De forma que al campo total B t se puede expresar como : B t = 0 (H + M) Las unidades de H y M son Ampere-metro Es decir H es la contribución al campo total debida solo a las corrientes eléctricas, exista o no medio material, en ambos casos la magnitud del campo H= ni Las unidades de H y M son Ampere-metro
Es decir B t = 0 H ya que M =0 y La magnitud de H = ni B t = 0 (H + M) y la magnitud de H = ni Las unidades de H y M son Ampere-metro
Clasificación de los materiales La magnetización depende del campo externo (corrientes eléctricas) Donde es la suceptibililidad magnetica
Donde es la permeabilidad magnética Los materiales de clasifican dependiendo del valor de
Paramagnéticos > 0 M = H La magnetización es en la dirección del campo H = B 0 / 0
Diamagnéticos < 0 M = H La magnetización es en dirección contraria al campo H = B 0 / 0
Ferromagnéticos Son materiales no-lineales M= (H) H, no es una consatante, es función de H
Poseen magnetización permanente, entre ellos el Hierro, Níquel, Disprosio, etc. Pueden agruparse un conglomerado del orden de 10 17 a 10 21 átomos, formando dominios ferromagnéticos cuyas dimensiones oscilan entre 10-12 a 10-8 m 3
Como se comporta un ferromagnético Supongamos que inicialmente el trozo de material ferromagnético inicialmente no muestra ninguna propiedad magnética y lo sometemos a un campo H
Dado que M = (B t H)/ 0 Es posible minitorear la magnetización via la grafica de B t vs H, a medida que H se incrementa desde cero a una valor dado. Esta grafica se conoce como curva de Histéresis
Comportamiento de M De O a
Curvas de Histéresis
Curvas de Histéresis comprada con la linealidad
Curva de Histéresis para desmagnetizar un ferromagnético