Saturación magnética definición

Dipolos Magnéticos

Las fuerzas magnéticas se deben al movimiento de partículas con carga eléctrica.

En los materiales magnéticos existen dipolos magnéticos semejantes a los dipolos eléctricos, que pueden considerarse como imanes minúsculos formados por un polo norte y un polo sur. Un dipolo suelen representarse con una flecha en la dirección

S-N. Un dipolo magnético se crea cuando una corriente eléctrica de intensidad circula por una espira

Se define el momento magnético dipolar μ = I·S donde I es la intensidad de corriente que circula por la espira, y S el vector superficie o área de la espira.

Cuando un dipolo magnético se encuentra en un campo magnético, tiende a orientarse en la dirección de dicho campo, de la misma forma que una brújula se alinea con el campo magnético terrestre.

Según los valores de la susceptibilidad magnética podemos distinguir tres clases de sólidos:

                                    χm < 0="" diamagnético                                   ="" χm=""> 0 paramagnético                                  χm → ∞ ferromagnético

 El comportamiento magnético de un material depende de la respuesta de los dipolos magnéticos atómicos y electrónicos a la aplicación de un campo magnético externo.

El electrón tiene momentos magnéticos relacionados con:

Su movimiento orbital alrededor del núcleo. El electrón puede ser considerado como una pequeña espira de corriente con un momento magnético a lo largo de su eje de rotación. El momento magnético de espín de cada electrón. Vale aproximadamente ±μB, donde este símbolo designa al magnetón de Bohr, cuyo valor es 9,27 · 1024 Am2. La contribución del momento magnético orbital es: ml ·μB, donde ml es el número cuántico magnético del electrón

Efecto de la temperatura. -

La agitación térmica tiende a desalinear dominios.

Por encima de la temperatura de Curie, el material se vuelve paramagnético, debido a   que los efectos térmicos de desorden son mayores que los de alineamiento de la   interacción magnética entre dominios.
A temperatura por debajo de la temperature de Curie, la energía térmica no es suficiente   para desmagnetizar un material magnetizado.

Por encima de la temperatura de Curie, el material es paramagnético. En cambio, para T,>

El ferromagnetismo es pues una transición de fase con una temperatura crítica, la temperatura de Curie. 

Energía de canje:

Es proporcional a la diferencia de energía entre los estados ferromagnético y antiferromagnético (espines paralelos o antiparalelos). Normalmente la energía es menor cuando los espines se disponen antiparalelamente al solaparse las funciones de onda de dos electrones, en los únicos materiales en que esto no sucede es precisamente en los ferromagnéticos.

Energía de anisotropía

Llamada también energía magneto cristalina hace que la imanación se Oriente referentemente a lo largo de ciertas direcciones cristalográficas llamadas “de fácil imanación”. Es debida a interacciones electrostáticas asociadas a distribuciones electrónicas.

Energía de la pared de dominios

La pared de dominios o pared de Bloch es la zona de transición que separa dos dominios magnéticos adyacentes. La variación del espín ocurre de de forma gradual sobre un gran número de planos atómicos, porque así se minimiza la energía de canje.
Si no hubiera energía de anisotropía, la pared engrosaría sin límite, ya que así minimizaríamos la energía de canje. La energía de anisotropía asociada a la pared es proporcional a su espesor. 

Energía magnetoestrictiva

Cuando el material se imanta, la muestra se expande o contrae en la dirección de imanación. Esta deformación elástica reversible inducida magnéticamente se denomina magnetostricción y es del orden de 10‐6. Su origen está en el cambio de la longitud de enlace entre átomos cuando el el momento magnético de espín está rotando para la alineación durante la imanación. Los cambios en la dimensión de los dominios harán que estos no encajen exactamente dando lugar a una energía elástica. El aumento de energía del sistema es una limitación a la formación de dominios. Energía magnetoestática Es la energía potencial magnética de un material ferromagnético debida al campo magnético externo generado. La figura muestra diferentes configuraciones de dominios y su energía magnetostática asociada. El ciclo de histéresis magnético está por tanto muy ligado a la estructura de dominios del material. Así como la imanación de saturación queda determinada sólo por el tipo de material, la imanación remanente o el campo coercitivo dependen también de su microestructura , tamaño de grano, presencia de defectos y su relación con los dominios magnéticos. Los materiales ferro y ferrimagnéticos se clasifican en materiales blandos o duros, según su ciclo de histéresis.

Materiales blandos

- Ciclos estrechos, (alta permeabilidad inicial y baja coercitividad). - Deben alcanzar la saturación con campo pequeño (fácilmente magnetizables y desmagnetizables).

Se usan en dispositivos sometidos a campos magnéticos alternantes en los que las pérdidas de energía deben ser pequeñas, como en los núcleos de los transformadores. Hc< corresponde="" a="" movimiento="" fácil="" de="" las="" paredes="" de="" dominio="" ante="" cambios="" enla="" magnitud="" y/o="" dirección="" del="" campo.="" los="" defectos="" estructurales="" (partículas="" no="" magnéticas,="" poros...)="" restringen="" el="" movimiento="" de="" las="" paredes="" y="" aumentan="" la="" coercitividad="" (perjudican)="" en="" este="">

Materiales magnéticos duros

Se utilizan en imanes permanentes. Deben tener una alta resistencia a la desmagne-tización. Tienen remanencia, coercitividad y densidad de flujo de saturación altas, permeabilidad inicial baja y altas pérdidas de energía de histéresis. El producto BrxHc es aproximadamente el doble de la energía para desmagnetizar la unidad de volumen del material. Cuanto mayor sea el producto, más duro magnéticamente es el material.

Magnetización devil:

Diamagnetismo:

dipolos orientados opuestos al campo,átomos con los orbitales llenos, no se pueden magnetizar permanentemente, orientación aleatoria y contraria al campo,Mr<><>

Paramagnético:

alineación de dipolos en dirección al campo,átomos con orbitales semillenos, magnetización permanente

Mr>1,Xm>0 

Magnetización fuerte:

Ferromagnético:

alineación arbitraria en ,los dominios,orbitales casi llenos,magnetización espontanea Mr>>1,Xm>0

Antiferromagnetismo:

compensación de todos los dipolos en sentido antiparalelo,orbitales parcialmente llenos.

Mr=1,Xm=0

Ferrimagnetismo

Alineamiento espontaneo dominando 1 dirección,orbitales parcialmente llenos,compensación parcial

Mr>>1,Xm>0