- Magnetostática
- Imanes
- Polos
- Propiedades magnéticas de la materia
- Temperatura de Curie
- Inducción magnética
- Campo magnético terrestre.
Magnetostática.
Definición:
- La magnetoestática es el estudio de todos los fenómenos físicos en los que intervienen campos magnéticos constantes en el tiempo.
La magnetoestática abarca desde la atracción que ejercen los imanes y los electroimanes sobre los metales ferromagnéticos, como el hierro, hasta los campos magnéticos creados por corrientes eléctricas estacionarias. De hecho ambos fenómenos están estrechamente relacionados, ya que las corrientes eléctricas crean un campo magnético proporcional a la intesidad de corriente y que disminuye con la distancia.
Además todo cuerpo que entra en un campo magnético toma una imantación que depende de su naturaleza, y que generalmente pierde al retirarse de ese campo; algunos aceros conservan parte del magnetismo inducido o magnetismo remanente.
Hay cuerpos paramagnéticos que son atraídos por los imanes (hierro, níquel, cobalto, etc.) y cuerpos diamagnéticos, que son repelidos por ellos.
Imanes.
Definición:
- Un imán es un cuerpo o dispositivo con un magnetismo significativo, de forma que atrae a otros imanes y/o metales ferromagnéticos (por ejemplo, hierro, cobalto, níquel y aleaciones de estos). Puede ser natural o artificial.
Los imanes naturales mantienen su campo magnético continuo, a menos que sufran un golpe de gran magnitud o se les aplique cargas magnéticas opuestas o altas temperaturas (por encima de la Temperatura de Curie).
Los imanes naturales mantienen su campo magnético continuo, a menos que sufran un golpe de gran magnitud o se les aplique cargas magnéticas opuestas o altas temperaturas (por encima de la Temperatura de Curie).
Tipos de imanes:
Según su origen:
IMANES NATURALES: se refiere a minerales naturales, los cuales tienen la propiedad de atraer elementos como el hierro, el níquel, etc.
La magnetita es un imán de este tipo, compuesto por óxido ferroso férrico, cuya particularidad principal consiste en atraer fragmentos de hierro natural.
IMANES ARTIFICIALES: esta denominación recae sobre aquellos cuerpos magnéticos que, tras friccionarlos con magnetita se transforman de manera artificial en imanes.
Según la perduración de sus propiedades magnéticas:
IMANES TEMPORALES: los imanes temporales están conformados por hierro dulce y se caracterizan por poseer una atracción magnética de corta duración.
IMANES PERMANENTES: con este término se alude a aquellos imanes constituidos por acero, los cuales conservan la propiedad magnética por un tiempo perdurable.
IMANES CERÁMICOS O FERRITAS. Esta clase de imanes tiene un aspecto liso y color grisáceo. Suelen ser de los más utilizados debido a su maleabilidad. Aunque, por otro lado, al ser frágiles, corren el riesgo de romperse con facilidad.
IMANES DE ALNICO: el nombre deriva de una contracción de las palabras: aluminio, níquel y cobalto, elementos de los que se compone. Esta clase de imanes presentan un buen comportamiento frente a la presencia de altas temperaturas, sin embargo, no cuentan con considerable fuerza.
IMANES DE TIERRAS RARAS: esta clase de imanes se subdividen en dos categorías de acuerdo al material químico del que se compone:
- Neodimio: están formados por hierro, neodimio y boro. Presentan una oxidación fácil, y se utilizan en aquellos casos donde las temperaturas no alcanzan los 80º C.
- Samario cobalto: no suelen oxidarse de manera fácil, aunque el precio al que cotizan es muy elevado.
IMANES FLEXIBLES: como su nombre lo indica, estos imanes poseen una gran flexibilidad. Están compuestos por partículas magnéticas como el estroncio y el hierro. Las desventajas de los imanes flexibles son la baja resistencia a la oxidación y su escasa potencia magnética.
Experimentando con imanes;
Polos.
- Si se trata tanto de un tipo de imán como de otro, la máxima fuerza de atracción se halla en sus extremos, llamados polos.
Un imán consta de dos polos, denominados polo norte y polo sur. Los polos iguales se repelen y los polos distintos se atraen. No existen polos aislados (véase monopolo magnético) y, por lo tanto, si un imán se rompe en dos partes, se forman dos nuevos imanes, cada uno con su polo norte y su polo sur, aunque la fuerza de atracción del imán disminuye.
Entre ambos polos se crean líneas de fuerza, siendo estas líneas cerradas, por lo que en el interior del imán también van de un polo al otro. Como se muestra en la figura, pueden ser visualizadas esparciendo limaduras de hierro sobre una cartulina situada encima de una barra imantada; golpeando suavemente la cartulina, las limaduras se orientan en la dirección de las líneas de fuerza.
Polos magneticos de la Tierra
Propiedades magnéticas de la materia.
Podemos clasificar todas las sustancias, de acuerdo con su comportamiento al ser sometidas a
la acción de un campo magnético, en una de estas tres categorías:
- a) sustancias paramagnéticas, débilmente atraídas hacia la zona de campo más intenso;
- b) sustancias diamagnéticas, débilmente repelidas hacia las regiones de menor campo;
- c) sustancias ferromagnéticas fuertemente atraídas hacia la zona de campo más intenso con fuerzas entre 10 3 y 10 6 veces más intensas que las paramagnéticas.
Ferromagnetismo
- El ferromagnetismo es el ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferromagnética es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.
Generalmente, los ferromagnetos están divididos en dominios magnéticos, separados por superficies conocidas como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnéticos están alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energía potencial, pero la formación de dominios está compensada por la ganancia en entropía. Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos) están orientados con el mismo sentido y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño. Este aumento de tamaño se explica por las característcias de las paredes de Bloch, que avanzan en dirección a los dominios cuya dirección de los dipolos no coincide; dando lugar a un monodominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece durante cierto tiempo.
Paramagnetismo
- El paramagnetismo es la tendencia de los momentos magnéticos libres (espín u orbitales) a alinearse paralelamente a un campo magnético. Si estos momentos magnéticos están fuertemente acoplados entre sí, el fenómeno será ferromagnetismo o ferrimagnetismo.
Este alineamiento de los dipolos magnéticos atómicos con un campo externo tiende a fortalecerlo. Esto se describe por una permeabilidad magnética superior a la unidad, o, lo que es lo mismo, una susceptibilidad magnética positiva (y pequeña).
En el paramagnetismo puro, el campo actúa de forma independiente sobre cada momento magnético, y no hay interacción entre ellos. En los materiales ferromagnéticos, este comportamiento también puede observarse, pero sólo por encima de su temperatura de Curie.
Los materiales paramagnéticos sufren el mismo tipo de atracción y repulsión que los imanes normales, cuando están sujetos a un campo magnético. Sin embargo, al retirar el campo magnético, la entropía destruye el alineamiento magnético, que ya no está favorecido energéticamente.
En el paramagnetismo puro, el campo actúa de forma independiente sobre cada momento magnético, y no hay interacción entre ellos. En los materiales ferromagnéticos, este comportamiento también puede observarse, pero sólo por encima de su temperatura de Curie.
Los materiales paramagnéticos sufren el mismo tipo de atracción y repulsión que los imanes normales, cuando están sujetos a un campo magnético. Sin embargo, al retirar el campo magnético, la entropía destruye el alineamiento magnético, que ya no está favorecido energéticamente.
Diamagnetismo
- El diamagnetismo es una propiedad de los materiales que consiste en repeler los campos magnéticos tanto el polo norte como el sur. El fenómeno del diamagnetismo fue descubierto y nominado por primera vez en Septiembre de 1845 por Michael Faraday.
Generalmente, el diamagnetismo se justifica por la circulación de los electrones en los orbitales doblemente ocupados. Como en un cable de un material conductor, la circulación de los electrones se produce en el sentido en el que el campo magnético que generan se opone al campo aplicado, generando una repulsión (efecto Hall). Por este mismo mecanismo, los superconductores presentan un diamagnetismo extraordinariamente alto.
Temperatura de Curie
¿Porque se denomina Curie?
Pierre Curie fue un físico francés, pionero en el estudio de la radiactividad y descubridor de la piezoelectricidad, que fue galardonado con el Premio Nobel de Física del año 1903.
Definición:
- Se denomina temperatura de Curie (en ocasiones punto de Curie) a la temperatura por encima de la cual un cuerpo ferromagnético pierde su magnetismo, comportándose como un material puramente paramagnético. Esta temperatura característica lleva el nombre del físico francés Pierre Curie, que la descubrió en 1895.
| Sustancia Co | Tc (K) 1400 |
| Fe | 1043 |
| Fe2B | 1015 |
| Fe3O4 | 858 |
| NiOFe2O3 | 858 |
| CuOFe2O3 | 728 |
| MgOFe2O3 | 713 |
| MnBi | 630 |
| Cu2MnAl | 630 |
| Ni | 631 |
| MnSb | 587 |
| MnB | 578 |
| MnOFe2O3 | 573 |
| Y3Fe5O12 | 560 |
| Cu2MnIn | 500 |
| CrO2 | 386 |
| MnAs | 318 |
| Gd | 292 |
| Au2MnAl | 200 |
| Dy | 88 |
| EuO | 69 |
| CrBr3 | 37 |
| EuS | 16,5 |
| GdCl3 | 2,2 |
Inducción magnética
Definición:
- es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan campos eléctricos. Al generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una corriente eléctrica en el conductor.
Cualquier dispositivo (batería, pila…) que mantiene la diferencia de potencial entre dos puntos en un circuito se llama fuente de alimentación.
La fuerza electromotriz ε (fem) de una fuente se define como el trabajo realizado por el dispositivo por unidad de carga, por lo que las unidades de fuerza electromotriz son los voltios. Cuando decimos que un campo magnético genera una corriente eléctrica en un conductor, nos referimos a que aparece una fem (llamada fem inducida) de modo que las cargas del conductor se mueven generando una corriente (corriente inducida).
Este hecho se observa fácilmente en el siguiente experimento: si acercamos o alejamos un imán a un conductor que no está conectado a ninguna fuente de fuerza electromotriz, se detecta con un amperímetro que aparece una corriente eléctrica en el conductor. La corriente desaparece si el imán se mantiene en la misma posición, por lo que se llega a la conclusión de que sólo una variación del flujo del campo magnético con respecto al tiempo genera corriente eléctrica.
La ley que explica esta interacción entre la fuerza electromotriz inducida y el campo magnético es la
Ley de Faraday:
Campo magnético terrestre
Definición:
- es el campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta el límite en el que se encuentra con el viento solar; una corriente de partículas energéticas que emana del Sol.
| El campo magnético de la Tierra es similar al de un imán de barra inclinado 11 grados respecto al eje de rotación de la Tierra. El problema con esa semejanza es que la temperatura Curie del hierro es de 700 grados aproximadamente. El núcleo de la Tierra está mas caliente que esa temperatura y por tanto no es magnético. Entonces ¿de donde proviene su campo magnético? Los campos magnéticos rodean a las corrientes eléctricas, de modo que se supone que esas corrientes eléctricas circulantes, en el núcleo fundido de la Tierra, son el origen del campo magnético. Un bucle de corriente genera un campo similar al de la Tierra. La magnitud del campo magnético medido en la superficie de la Tierra es alrededor de medio Gauss. Las líneas de fuerza entran en la Tierra por el hemisferio norte. La magnitud sobre la superficie de la Tierra varía en el rango de 0,3 a 0,6 Gauss. |
El campo magnético de la Tierra se atribuye a un efecto dinamo de circulación de corriente eléctrica, pero su dirección no es constante. Muestras de rocas de diferentes edades en lugares similares tienen diferentes direcciones de magnetización permanente. Se han informado de evidencias de 171 reversiones del campo magnético, durante los últimos 71 millones años.
Documental sobre el campo magnético terrestre
Fuentes:
es.wikipedia.org
acer.forestales.upm.es
quintans.webs.uvigo.es
mitecnologico.com
asifunciona.com
tiposde.org
slideplayer.es
Felipe Rodriguez
5º 1ª
Muy buen trabajo amigo, segui asi, se te da bien. Tu aporte ha sido de gran utilidad
ResponderEliminarGracias amigo, la verdad que en un futuro voy a ser bloggero y me voy a dedicar de lleno a esto. Esto es mi vida, nací para esto
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