Magnetismo
El magnetismo es un fenómeno físico por el que ciertos materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales.
Cada electrón es, por su naturaleza, un pequeño imán. Ordinariamente, innumerables electrones de un material están orientados de manera aleatoria en diferentes direcciones, pero en un imán casi todos los electrones tienden a orientarse en la misma dirección, creando una fuerza magnética grande o pequeña dependiendo del número de electrones que estén orientados. Además del campo magnético intrínseco del electrón, algunas veces hay que contar también con el campo magnético debido al movimiento orbital del electrón alrededor del núcleo. Este efecto es análogo al campo generado por una corriente eléctrica que circula por una bobina (dipolo magnético). De nuevo, en general el movimiento de los electrones no da lugar a un campo magnético en el material, pero en ciertas condiciones los movimientos pueden alinearse y producir un campo magnético total medible.
Propiedades magnéticas de la materia
Podemos clasificar a las sustancias en tres categorías de acuerdo con su comportamiento al ser sometidas a la acción de un campo magnético externo, a saber:
- Diamagnéticas: débilmente repelidas hacia las regiones de menor campo.
- Paramagnéticas: débilmente atraídas hacia la zona de campo más intenso.
- Ferromagnéticas: fuertemente atraídas hacia la zona de campo más intenso.
Diamagnetismo
Las sustancias diamagnéticas están formadas por átomos, iones o moléculas cuyos momentos magnéticos totales (suma de los momentos magnéticos asociados al movimiento de sus cargas y a sus spines) son nulos. Al aplicarles un campo magnético externo H, se producen en cada uno de estos agregados corrientes inducidas y se origina un campo Hm que se opone a H. El diamagnetismo depende muy poco de la temperatura.
Paramagnetismo
Las sustancias paramagnéticas están constituidas por átomos, iones o moléculas que tienen momento magnético total no nulo. Al aplicar un campo magnético externo H, se produce, además del correspondiente efecto diamagnético, que es universal y lo sufren todas las sustancias, un efecto paramagnético consistente en que los momentos magnéticos se orientan en la dirección del campo externo. Por ello aumenta el campo magnético total en el interior del material. La orientación se ve obstaculizada con el movimiento caótico asociado con la temperatura y que tiende a destruir el orden. Por esto el paramagnetismo depende de la temperatura: a mayor temperatura menor paramagnetismo.
Ferromagnetismo
Los materiales ferromagnéticos son fuertemente atraídos al ser sometidos a la acción de un campo magnético. Estas sustancias son capaces de producir imanes permanentes, ya que su estado de magnetización perdura cuando el campo externo ha desaparecido.
El ferromagnetismo es consecuencia de las características de la estructura cortical de los átomos y de su organización dentro del cristal metálico. Si analizamos la estructura de un imán permanente veremos que está formado por diminutas regiones llamadas dominios magnéticos. Cada uno de estos dominios se comporta, a su vez, como un imán.
El magnetismo tiene su origen en el campo magnético asociado con el spin. Aunque en la mayor parte de los materiales los campos producidos por los spines se anulan mutuamente, en las sustancias ferromagnéticas se produce una alineación de los spines de los electrones de los átomos próximos. Dicha alineación tiene su explicación en el ámbito de la mecánica cuántica y el efecto es una tendencia a alinear los campos magnéticos de los electrones de los átomos de un mismo dominio.
Cuando se hace incidir un campo magnético sobre una sustancia ferromagnética se produce un desplazamiento de las paredes de los dominios de modo que aumenta el volumen de aquellos cuyo momento magnético está orientado a favor del campo y disminuye el de los demás.
Si el campo magnético externo es lo suficientemente intenso se puede producir un giro brusco de los momentos magnéticos de los dominios en la dirección del campo H que aumenta la magnetización del material.
El imán puede mantener durante mucho tiempo esta orientación de sus dominios aún si desaparece el campo externo. Sin embargo, si se destruye la orientación privilegiada, por ejemplo golpeando o calentando al imán, desaparece su magnetización porque las orientaciones de los momentos magnéticos de los dominios se vuelve aleatoria.La temperatura a partir de la cual un material ferromagnético se convierte en paramagnético se llama temperatura de Curie.
No hay comentarios:
Publicar un comentario
Moderensen