Electromagnetismo en la materia Unidad 8 Electromagnetismo en la materia

Objetivos Explicar el origen del magnetismo desde el punto de vista microscópico. Clasificar los materiales de acuerdo a sus propiedades magnéticas. Explicar las características de los materiales paramagnéticos, diamagnéticos y ferromagnéticos. Describir el fenómeno de histérisis.

Clasificación de los materiales por sus propiedades magnéticas

Los materiales pueden clasificarse por su comportamiento en presencia de un campo magnético: Paramagnéticos Diamagnéticos Ferromagnéticos

Paramagnéticos En estos materiales, al acercar un campo magnético externo, los átomos se orientan en la misma dirección y sentido del campo magnético. Este efecto es el mismo que observamos en la aguja de una brújula en presencia de un campo magnético externo.

Paramagnéticos

Diamagnéticos En estos materiales los átomos no se encuentran magnetizados en forma natural, pero una vez que están dentro de un campo magnético se magnetizan en la misma dirección, pero en sentido opuesto al campo.

Diamagnéticos

Importante En los materiales paramagnéticos y diamagnéticos, el efecto desaparece cuando se anula el campo magnético.

Ferromagnéticos Estos materiales presentan un magnetismo natural en ausencia de los campos magnéticos externos. El origen de este magnetismo está relacionado con una característica de los electrones que se conoce como spin.

Ferromagnéticos El spin describe a cada electrón como si fuera un pequeño imán que se encuentra rotando. En los materiales ferromagnéticos, los electrones se orientan en la misma dirección y suman sus efectos generando así un campo magnético macroscópico.

Ferromagnéticos En general este comportamiento no es uniforme en estos materiales, así que en el sólido se forman grupos de átomos con orientaciones distintas, a estas zonas se les conoce como dominios magnéticos. Cada uno se comporta como si fuera un imán

Ferromagnéticos Si todos los dominios magnéticos están alineados en la misma dirección y sentido, decimos que el material esta magnetizado. Si los dominios magnéticos no se encuentran orientados en la misma dirección, el material no estará magnetizado.

Ferromagnéticos Es posible que un material ferromagnético se magnetice al aplicarle un campo magnético externo, lo que pasa es que este campo magnético fuerza a los dominios magnéticos a orientarse en la misma dirección del campo magnético aplicado, y el grado de alineación es proporcional a la magnitud de B.

Ferromagnéticos Al retirar el campo magnético externo, la imantación no se pierde, debido a que a temperatura ambiente, los átomos de uno de los dominios no tienen la suficiente energía para alterar su orientación magnética.

Ferromagnéticos Sólo cuando se transfiere calor al material, los dominios de los átomos pierden su orientación y el material deja de estar magnetizado.

Histérisis El comportamiento de la intensidad de campo magnético de un solenoide es la suma del campo magnético debido a la corriente eléctrica y el campo magnético generado por el núcleo. B=B0 + BM

Histérisis En la expresión anterior B0 representa al campo magnético debido a la corriente en el conductor, lo que corresponde a un campo magnético externo. BM es el campo magnético adicional provocado por el material ferromagnético, siendo común que BM sea mucho mayor que B0

Histérisis Si analizamos el comportamiento de los dos campos magnéticos por medio de un solenoide con un núcleo de hierro, por el que se hace circular una corriente eléctrica a través del solenoide, y cuya intensidad aumenta lentamente, veremos que el campo magnético externo también se comienza a incrementar linealmente con respecto a I, pero el campo magnético total no aumenta de manera lineal.

Histérisis A medida que aumenta la intensidad de corriente, los dos dominios magnéticos comenzarán a alinearse , hasta llegar un punto de alineación total. Al comenzar a disminuir la intensidad de la corriente eléctrica, observaremos que los dominios magnéticos comenzaran a desalinearse, pero no de forma completa, y quedarán con una alineación mayor que la que tenian al iniciar el proceso.

Histérisis

Histérisis La teoría de las catástrofes, de aplicación no sólo física, sino también a la dirección estratégica o la sociología, representa la propensión de los sistemas estructuralmente estables a manifestar discontinuidad e histéresis (el estado depende de su historia previa pero si los comportamientos se invierten conducen a que no se vuelva a la situación inicial). Tiene una especial aplicación en el análisis del comportamiento competitivo y en los modelos de cambio organizativo y en los modelos de evolución social.

Práctica de laboratorio Investigación previa: Teoría molecular de la materia. Calor latente y calor sensible Medios de transmisión de calor conducción, convección y radiación.

Práctica de laboratorio Material que deben traer: 50 ml alcohol 96° 50 ml glicerina 2 botellas, una de ellas pintada de negro