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IRIS ANAID HERNANDEZ CASAS
MATERIALES MAGNÉTICOS
Existen unos cuantos materiales que son magnéticos de forma natural, o que tienen el potencial de convertirse en imanes. Algunos de estos materiales son: hierro hematita magnetita gases ionizados, (como el material del que están hechas las estrellas )
Se puede hacer un imán para atraer objetos que contengan material magnético, como el hierro, aunque este no esté magnetizado. Pero no se puede hacer un imán para atraer materiales plásticos, de algodón o de cualquier otro material, como roca de silicato, pues estos no son materiales magnéticos.
El que un material contenga hierro, o cualquier otro material magnético, no significa que sea un imán. Para que un material magnético se pueda convertir en un imán ha de tener condiciones especiales . Esto se debe a que un imán es un objeto de donde emana la fuerza del magnetismo .
Las corrientes eléctricas crean campo magnético. Además, existen materiales naturales o sintéticos
que crean campo magnético. Los campos creados por los materiales magnéticos surgen de
dos fuentes atómicas: los momentos angulares orbitales y de espín de los electrones, que al estar
en movimiento continuo en el material experimentas fuerzas ante un campo magnético aplicado.
Por lo tanto, las características magnéticas de un material pueden cambiar por aleación con otros
elementos, donde se modifican por las interacciones atómicas. Por ejemplo, un material no magnético
como el aluminio puede comportarse como un material magnético en materiales como
alnico (aluminio-níquel-cobalto) o manganeso-aluminio-carbono. También puede adquirir estas
propiedades mediante trabajo mecánico u otra fuente de tensiones que modifique la geometría de
la red cristalina.
• Todo material está compuest
aplicado actúa siempre sobre los electrones considerados individualmente. Esto da
origen al efecto universal llamado diamagnetismo. Este es un efecto clásico y depende solamente
del movimiento de los electrones.
o por átomos que contienen electrones móviles. Un campo magnético
• A nivel atómico, la superposición de los momentos magnéticos (
del electrón alrededor del núcleo, e intrínseco o de espín) aportados por los electrones
al átomo o molécula del cual forman parte da un momento magnético resultante o neto al
átomo o molécula. Cuando hay un momento neto atómico o molecular los momentos magnéticos
tienden a alinearse con el campo aplicado (o con los campos creados por momentos
magnéticos vecinos), dado lugar al efecto del paramagnetismo. Simultáneamente,
la energía térmica omnipresente tiende a orientar al
azar a los momentos magnéticos, de manera que la intensidad relativa
de todos estos efectos determinará en definitiva el comportamiento del
material. En la figura se esquematiza un material no magnetizado: los
momentos magnéticos están orientados al azar.
Los materiales magnéticos se caracterizan por su permeabilidad
campo de inducción magnética y el campo magnético dentro del material:
(1 )
orbital, debido al movimientoμ, que es la relación entre elr 0 0 m B = μ H μ = μ μ = μ + χ
donde μ
A continuación se presentan en más detalle las distintos comportamientos:
Diamagnetismo
El diamagnetismo es un efecto universal porque se basa en la interacción entre el campo aplicado
y los electrones móviles del material. El diamagnetismo queda habitualmente enmascarado por el
paramagnetismo, salvo en elementos formados por átomos o iones que se
r es la permeabilidad relativa y χm la susceptibilidad magnética del material.disponen en “capas”
electrónicas cerradas, ya que en estos casos la contribución paramagnética se anula. Las características
esenciales del diamagnetismo son:
• Los materiales diamagnéticos se magnetizan débilmente en el sentido
magnético aplicado. Resulta así que aparece una fuerza de repulsión sobre el cuerpo respecto
del campo aplicado.
opuesto al del campo
DENSIDAD DE FLUJO MAGNÉTICO
La densidad de flujo magnético, visualmente notada como B, es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y es igual a la intensidad del campo magnético.
La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Tesla.
Está dado por:
donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga q que se mueve a una velocidad v a una distancia r de la carga, y ur es el vector unitario que une la carga con el punto donde se mide B (el punto r).
o bien
donde B es la densidad del flujo magnético generado por un conductor por el cual pasa una corriente I, a una distancia r.
Este campo B también se llama inducción magnética.
La fórmula de esta definición se llama Ley de Biot-Savart, y es en magnetismo
El campo inducción, B, o densidad de flujo magnético (los tres nombres son equivalentes) es incluso mas importante en electromagnetismo que el propio campo magnetico H, y aparece en las ecuaciones de Maxwell con mayor relevancia que este.
Ecuaciones de Maxwell
Las ecuaciones de Maxwell son las ecuaciones que describen los fenómenos electromagnéticos. La gran contribución de James Clerk Maxwell fue reunir en estas ecuaciones largos años de resultados experimentales, debidos a Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introduciendo los conceptos de campo y corriente de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético. De las ecuaciones de Maxwell se desprende la existencia de ondas electromagnéticas propagándose con velocidad vf:
El valor numérico de esta cantidad, que depende del medio material, coincide con el valor de la velocidad de la luz en dicho medio, con lo cual Maxwell identificó la luz con una onda electromagnética, unificando la óptica con el electromagnetismo.
la “equivalente” a la Ley de Coulomb de la electrostática: Sirve para calcular fuerzas de atracción-repulsión entre conductores atravesados por corrientes de carga.
MAGNETISMO TERRESTRE.
El fenómeno del magnetismo terrestre se debe a que toda la Tierra se comporta como un gigantesco imán. Aunque no fue hasta 1600 que se señaló esta similitud, los efectos del magnetismo terrestre se habían utilizado mucho antes en las brújulas primitivas. El nombre dado a los polos de un imán (Norte y Sur) se debe a esta similitud. Un hecho a destacar es que los polos magnéticos de la Tierra no coinciden con los polos geográficos de su eje. Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran ligeros cambios de un año para otro, e incluso existe una pequeñísima variación diurna solo detectable con instrumentos especiales.
Declinación. La diferencia angular entre el Norte magnético y el Norte geográfico, se denomina declinación.
La declinación es Este cuando el norte magnético está al este del norte geográfico, y es Oeste cuando el norte magnético está al oeste del norte geográfico. En España la declinación es Oeste.
La declinación varía de un lugar a otro. Dado que las variaciones no son muy grandes, se suele asumir una misma declinación para zonas geográficas próximas (p.ejemplo la Península Ibérica, uno o más Estados en EE.UU, etc...).
La superficie terrestre es un campo de fuerzas cuyas líneas de acción señalan en cada punto de la Tierra una dirección: la dirección Norte
Las meridianas magnéticas no son círculos máximos de la esfera, sino curvas, en ocasiones muy irregulares, que concurren en los polos magnéticos.
Los polos magnéticos no coinciden con los geográficos, por eso es importante determinar una magnitud que los relacione. El ángulo que existe entre la dirección que marca el Norte geográfico, que podemos determinar, por ejemplo, por la observación a la estrella Polar, y la dirección del Norte magnético, que determinamos mediante una brújula, se denomina declinación magnética.
El problema es que los polos magnéticos cambian constantemente de posición, lo que hace que la declinación varíe con el tiempo.
En un cierto momento en el tiempo, si unimos todos los puntos que tienen igual declinación, obtendremos una curva irregular llamada isógona. La línea que une los puntos de declinación nula, se denomina línea ágona, línea que separa los puntos de declinación occidental, es decir, en los que el Norte magnético está al oeste del geográfico, y los puntos de declinación oriental, que sería el caso contrario.–Sur magnéticos, la conocida como meridiana magnética. Esta línea de fuerzas es la que nos señala la aguja de una brújula.

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domingo, 4 de diciembre de 2011

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martes, 25 de octubre de 2011