Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Los materiales ferromagnéticos son aquellas sustancias que exhiben un fuerte magnetismo en la misma dirección del campo, cuando se le aplica un campo magnético . Primero, tenemos que saber qué es un dominio. En realidad, es un área pequeña en materiales ferromagnéticos con una orientación de espín general específica debido al efecto mecánico cuántico. Este efecto es realmente una interacción de intercambio. Es decir; cuando consideramos algunos electrones no apareados, interactuarán entre sí entre dos átomos y se alinearán en una pequeña región con la dirección del campo magnético (Figura 1). Este mecanismo del material ferromagnético es el ferromagnetismo. Se puede definir como algunos materiales (cobalto, gadolinio, hierro, etc.) se convertirán en imanes permanentes con el uso decampo magnético .
Indice de contenidos
Propiedades de los materiales ferromagnéticos
- Cuando una barra de este material se coloca en un campo magnético, rápidamente se alinea en la trayectoria del campo.
- Es fuertemente atraído por el imán.
- El mecanismo de ferromagnetismo no está presente en líquidos y gases.
- La intensidad de magnetización (M), susceptibilidad magnética (χ m ), permeabilidad relativa (µ r ) y densidad de flujo magnético (B) de este material serán siempre prominentes y positivas.
µ 0 → Permitividad magnética del espacio libre.
H → Intensidad del campo magnético periférico aplicado.
Bucle de histéresis
Este bucle se forma cambiando la fuerza de magnetización al mismo tiempo que se mide el flujo magnético del material.
Para entenderlo, consideraremos una varilla ferromagnética. Se coloca en un solenoide y se le da la corriente. Podemos ver que cuando aumenta la corriente , al principio numerosos dominios se alinean con el campo. En los dipolos de los dominios que no están alineados, se desarrolla un par. Cuando la mayoría de los dipolos se alinean con el campo, entonces no hay más aumento en M. Así se alcanza la saturación (figura 2).
Ahora, si la corriente se reduce a cero, la magnetización no sigue la curva original. Es decir, va por detrás de la curva original. Esto se llama histéresis. El bucle obtenido como bcefb es el bucle de histéresis . Se muestra a continuación.
ab → Magnetización inicial, saturación en b
b-c → Desmagnetización pero M no es igual a 0, cuando I = 0
c-d → Inversión de la dirección de la corriente, M no es igual a 0 en d, algo de I
d-e negativo → Saturación con todos los dipolos en dirección inversa
En cyf, la varilla tiene magnetización permanente con I = 0.
Aquí; para entenderlo, hemos trazado la curva de histéresis como I frente a M. Pero normalmente, es una curva que se obtiene al trazar B frente a H. Se muestra a continuación.
Temperatura curie
Hay una temperatura por encima de la cual el material ferromagnético se convertirá en material paramagnético. Esta temperatura en particular se denomina temperatura de Curie. Es decir, cuando aumentamos la temperatura más allá de la temperatura de Curie, hará que los materiales ferromagnéticos pierdan su propiedad magnética. Se representa por T C . El ordenamiento magnético de los dipolos del material ferromagnético es interrumpido por energía térmica.
k B → Constante de Boltzmann
T → Temperatura en Kelvin
C → Constante de
Curie La temperatura de Curie de algunos materiales se muestra a continuación.
Material | Temperatura de Curie en Kelvin |
Fe | 1043 |
Ni | 627 |
Di-s | 293 |
Co | 1388 |
En comparación con otros magnetismos, el ferromagnetismo es el poderoso. Pero los materiales son pocos en número. Incluyen cobalto, níquel y hierro. Las aleaciones de estos tres metales, la piedra imán (mineral) y algún compuesto de metales de tierras raras.
Estos materiales tienen numerosas aplicaciones en el campo de los dispositivos eléctricos, de almacenamiento magnético y electromecánicos. Son electroimanes, transformadores , motores eléctricos , magnetófonos, generadores, etc.