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FÍSICA II GRADO Ingeniería Mecánica Prof. Norge Cruz Hernández Tema 5. Propiedades magnéticas de la materia.
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Tema 5. Propiedades magnéticas de la materia. (1 hora) 5.1 Introducción 5.2 Teoría electrónica del magnetismo: dipolo magnético en la materia. 5.3 Paramagnetismo y Diamagnetismo. Magnetización y susceptibilidad magnética. 5.4 Ferromagnetismo. Histéresis magnética.
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Bibliografía Clases de teoría: - Física Universitaria, Sears, Zemansky, Young, Freedman ISBN: 970-26-0511-3, Ed. 9 y 11. Clases de problemas: -Problemas de Física General, I. E. Irodov -Problemas de Física General, V. Volkenshtein - Problemas de Física, S. Kósel -Problemas seleccionados de la Física Elemental, B. B. Bújovtsev, V. D. Krívchenkov, G. Ya. Miákishev, I. M. Saráeva. Libros de consulta: -Resolución de problemas de física, V.M. Kirílov.
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La fuerza que ejerce el campo magnético sobre una carga en movimiento se determina por: Si existe campo eléctrico: fuerza de Lorentz
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fuerza magnética sobre un elemento de corriente
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momento dipolar magnético momento de torsión sobre una espira
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origen del campo magnético creado por un imán. Los electrones que componen el entorno de los átomos de un elemento químico son como pequeñas espiras. Algunos elementos químicos se combinan varios electrones y podemos obtener un momento magnético neto en un determinado material (hierro). movimiento desordenado de los átomos en un material
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Colocaremos un material no magnetizado en un campo magnético y sucede …
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5.2 Teoría electrónica del magnetismo: dipolo magnético en la materia. El tiempo que tarda un electrón en realizar una órbita es: La corriente que crea una espira de un electrón de esta forma es:
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Es una magnitud cuantizada, y en particular, en una determinada dirección:
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constante de Planck magnetón de Bohr
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5.3 Paramagnetismo y Diamagnetismo. Magnetización y susceptibilidad magnética. El momento magnético total en el material será proporcional al campo magnético adicional en el material. magnetización del material
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El campo magnético creado por la organización de las espiras en el material será: El campo magnético en el interior del material, o en un material que envuelve un conductor con corriente será: Este es el comportamiento de un material paramagnético, el campo magnético en cualquier punto en el interior del material es mayor. permeabilidad relativa
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De forma general, todas las ecuaciones estudiadas en este curso se pueden escribir sustituyendo: permeabilidad del material susceptibilidad magnética: se le llama a la cantidad en que la permeabilidad relativa difiere de la unidad. Diamagnetismo: son materiales que al colocarse bajo la influencia de un campo magnético, el campo magnético en su interior disminuye.
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5.4 Ferromagnetismo. Histéresis magnética. ferromagnéticos: son materiales que debido a las intensas interacciones entre los momentos magnéticos atómicos los incitan a alinearse paralelamente unos con otros en regiones denominadas dominios magnéticos. Ejemplos de estos materiales: hierro, níquel, cobalto y sus aleaciones. A medida que aumenta el campo magnético externo, las fronteras de los dominios se desplazan aumentando así el volumen con una determinada polarización.
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ferromagnéticos paramagnéticos diamagnéticos Un objeto hecho de materiales ferromagnéticos son fuertemente atraídos por un imán. aluminiohierro Las latas de aluminio se quedarán en el suelo
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Conforme se incrementa el campo magnético del material aumenta la magnetización de éste, hasta un punto donde sucede que aunque aumentemos el campo magnético, la magnetización no aumenta. A este punto se le llama: magnetización de saturación magnetización de saturación
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histéresis En algunos materiales ferromagnéticos, el comportamiento de la magnetización cuando aumenta el campo es diferente a cuando se disminuye. aconsejable para imanes permanentes aconsejable para memorias de computadoras aconsejable para núcleos de transformadores
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