06/09/2012
CAMPO MAGNÉTICO
Unidad IX. PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LA MATERIA Prof. López Avila Fisica II – Comisiones 2S1 y 2S2
RESUMEN
1. TORSIÓN Y MOMENTO MAGNÉTICO 2. ORIENTACIÓN DE DIPOLOS 3. MOMENTOS MAGNÉTICOS ATÓMICOS 4. IMANACIÓN 5. DIAMAGNETISMO 6. PARAMAGNETISMO 7. FERROMAGNETISMO
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1.1 MOMENTO DE FUERZAS (TORQUE)
Espira en un campo magnético constante F 0
m
mxB
m
No hay fuerza neta
r F i
i
i
m
m.B.sin() 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
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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
3 MOMENTOS MAGNÉTICOS ATÓMICOS
Electrón girando en torno a un núcleo
Momento magnético
m IA e (r 2 )
e L 2m
L Magnetón de m B Bohr
B 9.27 1024 A m2
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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
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Magnetización: Momento dipolar magnético por unidad de volumen dm di A dVol A dl
dm M dVol
Corriente amperiana por unidad de longitud
M
di dl
Magnetización de saturación Todos los dipolos están orientados n= nº moléculas por unidad de volumen Ms nm
4.1 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
B M m 0
0
Susceptibilidad magnética
Bm 0 M BT B0 Bm
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Vector excitación magnética H – Vacío
B0 H
– Medio
BT H
BT 0 ( H M )
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 (pequeña) B M m 0 0 Magnetización baja B0 =0
B0 >0
M =0 Orientación al azar
Alineación/ Mov. Térmico
M >0
B0 >>0
M =Ms Saturación
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6.1 ley de Curie
Gráfica de magnetización frente a campo externo M
M
1 m B0 Ms 3 KT
m
Ms
B0
1 mM s 0 3 KT
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.
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Ferromagnetismo Son sustancias atraídas muy intensamente por los imanes
Sus efectos desaparecen por encima de una temperatura, característica de cada sustancia, llamada punto de Curie Sus átomos están agrupados en grandes dominios, y en cada uno de ellos, los momentos magnéticos de todos sus átomos, presentan una misma orientación debido a la interacción entre ellos
B
Comportamiento de una sustancia ferromagnética
Por encima del punto de Curie, la agitación térmica desalinea los dominios, y la sustancia pasa a comportarse como paramagnética Dominios
Momentos magnéticos alineados con el campo
Momento magnético resultante
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.
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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
Saturaciónalineación 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”
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