Preparatorio Magnetismo

TEMA: Magnetismo

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a) Substancias Ferro magnéticas:

El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferro magnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferro magnética es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.

Los ferro magnetos están divididos en dominios magnéticos, separados por superficies conocidas como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnéticos están alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energía potencial, pero la formación de dominios está compensada por la ganancia en entropía.

Al someter un material ferro magnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados con el mismo sentido y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño. Este aumento de tamaño se explica por las características de las paredes de Bloch, que avanzan en dirección a los dominios cuya dirección de los dipolos no coincide; dando lugar a un mono dominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece durante cierto tiempo.

Materiales Ferro magnéticos::

Existe una serie de materiales cristalinos que presentan ferromagnetismo. La tabla de la derecha muestra una selección representativa de ellos, junto con sus temperaturas de Curie, la temperatura por encima del cual dejan de exhibir la magnetización espontánea.

El ferromagnetismo no es una propiedad que depende sólo de la composición química de un material, sino que también depende de su estructura cristalina y la organización microscópica. El acero eléctrico, por ejemplo, es un material producido a escala industrial cuyas propiedades ferromagnéticas han sido optimizadas para hacer uso de ellas en aplicaciones donde se requiere el establecimiento de campos magnéticos de manera eficiente. Sin embargo hay aleaciones ferromagnéticas de metal, cuyos componentes no son ferromagnéticos, llamadas aleaciones Heusler. Por el contrario existen aleaciones no magnéticas, como los tipos de acero inoxidable, compuesta casi exclusivamente de metales ferromagnéticos.

“Los materiales ferromagnéticos están caracterizados por

curvas de magnetización y curvas de histéresis”.

Por ejemplo, considere un material ferromagnético que en principio no esté magnetizado (lo cual sería difícil, pues por lo menos fue sometido al campo magnético terrestre. Se le aplica un campo externo que va aumentando paulatinamente su intensidad. La magnetización del material va aumentando, pero no de forma lineal, hasta llegar a un punto, en que por más que aumente mucho la intensidad aplicada, la inducción del material prácticamente no cambia. A esta curva original se le suele llamar curva de magnetización.

Ahora, si el campo H es reducido, la inducción también se reduce, pero no sigue la curva de imanación anterior, sino que el material retiene una cierta magnetización residual llamada magnetización remanente Mr. Eventualmente, si se sigue reduciendo el campo H (en realidad, se cambia el sentido del campo H aplicado), la inducción remanente disminuirá a cero, pero a costa de la existencia de una magnitud Hc, llamada coercitividad. El producto Mr.Hc se suele llamar fuerza del imán. Siguiendo con el proceso, se repite el mismo fenómeno (pero de signo contrario) y se va formando la curva que muestra el siguiente grafico.

La línea azul corresponde a la curva de magnetización y la línea roja a la curva de histéresis.

En el caso de grabaciones magnéticas, el medio o soporte magnético, no suele ser llevado al punto de saturación completa(bordea angulosos en el primer y tercer cuadrante de la figura. Los campos aplicados se mantiene por debajo del valor de saturación y la inducción permanente es menor que el valor Mr.

b) Fuerza magnética

Es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.

Las fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magnética entre cargas en movimiento. Esto sucede porque en el interior de los imanes convencionales existen microcorrientes que macroscópicamente dan lugar a líneas de campo magnético cerradas que salen del material y vuelven a entrar en él. Los puntos de entrada forman un polo y los de salida el otro polo.

Fuerza Magnética sobre un conductor

Un conductor es un cable o alambre por el cual circula una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre por el que circula una corriente eléctrica.

Conductor rectilíneo.-

En la figura se muestra un tramo de alambre de longitud que lleva una corriente y que está colocado en uncampo magnético Para simplificar se ha orientado el vector densidad de corriente de tal manera que sea perpendicular a .

La corriente en un conductor rectilíneo es transportada por electrones libres, siendo el número de estos electrones por unidad de volumen del alambre. La magnitud de la fuerza media que obra en uno de estos electrones está dada por;

por ser y siendo la velocidad de arrastre: . Por lo tanto,

La longitud del conductor contiene electrones libres, siendo el volumen de la sección de conductor de sección transversal que se está considerando. La fuerza total sobre los electrones libres en el conductor y, por consiguiente, en el conductor mismo, es:

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