Materiales Magnéticos

De acuerdo con sus propiedades, los materiales magnéticos se clasifican en:

1. Paramagnéticos: débilmente atraídos por campos magnéticos intensos.
2. Diamagnéticos: débilmente repelidos por campos magnéticos intensos.
3. Ferromagnéticos: fuertemente atraídos por campos magnéticos intensos. Presentan fenómenos de histéresis y dominios magnéticos.

Las sustancias pueden clasificarse en términos de su permeabilidad magnética $\mu$ al compararla con la permeabilidad del espacio libre ${\mu }_0$.

$$\mu ={\mu }_0(1+{\chi }_m)\{\begin{array}{l}\mu >{\mu }_0\text{ sustancia paramagneˊtica }\\ \mu <{\mu }_0\text{ sustancia diamagneˊtica }\end{array}$$

Debido a que ${\chi }_m$ es muy pequeño para sustancias paramagnéticas y diamagnéticas, en estas sustancias se observa que $\mu \approx {\mu }_0$. En sustancias ferromagnéticas, $\mu$ suele ser cientos de veces más grande que ${\mu }_0$.

Paramagnetismo

$0<{\chi }_m\le 1$: la susceptibilidad es pequeña, como resultado de la presencia de átomos o iones que tienen un momento magnético permanente. Se halló experimentalmente la Ley de Curie:

$M=C\frac{B_0}{T}$

Donde $C$ es la constante de Curie, una constante positiva específica para cada material, y $T$ depende de la temperatura. Por debajo de la temperatura de Curie $T_c$, los momentos magnéticos están alineados y la sustancia se vuelve ferromagnética.

Diamagnetismo

La susceptibilidad magnética ${\chi }_m<0$ es negativa e independiente de la temperatura. Al aplicarle a estos materiales un campo magnético externo, un débil momento magnético en dirección opuesta al campo es inducido. Esto causa una débil repulsión por Imanes.

El diamagnetismo está presente en todas las sustancias, pero la ser tan débiles sus efectos, solo se evidencia en ausencia del paramagnetismo y ferromagnetismo.

Ferromagnetismo

La susceptibilidad ${\chi }_m>0$ es grande. Existen interacciones entre los spins de los electrones. En ausencia de campo magnético existen dominios magnéticos con magnetización no nula. Estos dominios se comportan como pequeños imanes orientados al azar.

Al aplicar un campo magnético $B_0$ externo, los momentos se alinean dando lugar a una Magnetización neta $M$.

Curva de Histéresis

1. En $O$: $B_m=0$ con dominios orientados al azar.
2. En $a$ y $d$: puntos de saturación donde $M=M_{\text{sat}}$.
3. En $b$ y $e$: el campo $B=B_m$ es igual al campo remanente.
4. En $c$ y $f$: el material está desmagnetizado debido a $M=0$.

La curva de histéresis permite determinar si cierta sustancia es un material ferromagnético duro (que forma un buen imán permanente) o un material ferromagnético blando (que sin un campo externo, pierde fácilmente la magnetización).