Download Toda la materia exhibe propiedades magnéticas en cierto grado
Document related concepts
Transcript
1. Toda la materia exhibe propiedades magnéticas en cierto grado, algunas muestras con más intensidad y otras con menos. Este comportamiento es debido a los momentos de dipolo eléctricos y su respuesta a los campos magnéticos externos. F V 2. Una muestra de materia sumergida en un Campo Magnético no homogéneo, es repelida o atraída en la dirección del gradiente del campo Magnético. F V 3. La cantidad física denominada SUSCEPTIBILIDAD MAGNETICA de una muestra de materia determina que: Al colocar una muestra de materia, en un Campo Magnético no homogéneo, ella sea repelida o atraída hacia la dirección de crecimiento del campo. F V 4. La SUSCEPTIBILIDAD MAGNETICA de una muestra de materia, es una propiedad que depende del grado de MAGNETIZACION de esa muestra en el campo. F V 5. La MAGNETIZACIÓN no depende de la magnitud de los "momentos de dipolo magnético" de los átomos en la sustancia, así como del grado de alineación entre ellos. F V 6. El fuerte grado de alineación de los dipolos magnéticos atómicos en pequeñas regiones llamadas "dominios" explica el comportamiento Ferromagnético del Fe, Co y Ni. F V 7. Bajo condiciones normales de ausencia de campos externos magnéticos en materiales no Ferromagnéticos, los diferentes dominios tienen campos que se cancelan F V 8. Aleaciones, como el NdFeB mantienen sus dominios alineados y son usadas por ello para fabricar imanes permanentes, (una muestra de pequeño espesor crea campos de intensidades del orden equivalente al de espiras con corrientes muy altas). F V 9. Las propiedades magnéticas que un material ha adquirido bajo la acción de un campo magnético externo, son eliminadas cuando se desordenan los dominios magnéticos. F V 10. Al elevar a altas temperaturas un imán se destruyen sus propiedades magnéticas porque se desordenan los dominios del mismo. F V 11. la energía de un dipolo magnético de "momento de dipolo ", dentro de un campo de inducción magnética B, es dada por: UB B F V 12. F U La fuerza sobre ese dipolo cumple la ecuación: Porque esa fuerza se puede considerar como derivable de la función de "energía potencial" que tiene el dipolo dentro del campo magnético externo. F V 13. La fuerza sobre ese dipolo presenta dos posibilidades cuando el campo magnético externo B Br cumple (B depende de la posición en el espacio): F La primera cuando el momento de dipolo está alineado al campo magnético externo. La segunda, cuando está alineado al campo magnético externo pero en sentido contrario V 14. Una representación del primer caso, así como el arreglo entre los vectores de fuerza, inducción magnética, momento de dipolo, gradiente del campo magnético, es el indicado por la figura siguiente: F V 15. En el caso de la segunda posibilidad, la figura siguiente no puede representar el arreglo entre los vectores de fuerza, inducción magnética, momento de dipolo, gradiente del campo magnético F V 16. Una pieza de cobre repelida por un campo magnético en dirección del crecimiento del campo es un ejemplo de paramagnetismo. F V 17. Una pieza de aluminio atraído hacia la dirección de campo magnético intenso, representa un ejemplo de paramagnetismo. F V 18. En los efectos de magnetización de la materia, se induce un dipolo magnético cuando se sujeta a la materia a un campo externo. F V 19. En los efectos de magnetización de la materia, para materiales como el cobre, el momento de dipolo inducido . tiene un sentido opuesto al campo inductor F V 20. En los efectos de magnetización de la materia, Para materiales como el aluminio, el dipolo inducido tiene el mismo sentido que el campo inductor. F V 21. Las figuras siguientes presentan los dos efectos, paramagnetismo y diamagnetismo F V 22. El vector de Magnetización M No es definido como "el momento dipolar por unidad de volumen de material" F V 23. Si "n" es el número de dipolos magnéticos por unidad de volumen, y el "momento de dipolo magnético" de cada dipolo es , entonces el vector de magnetización es el producto de el número de dipolos por unidad de volumen multiplicado por el momento dipolar individual . F V 24. Las unidades del vector de magnetización en el sistema MKS son: M Ampère m F V 25. El grado de magnetización inducida en un material es dada por la constante física adimensional m denominada "susceptibilidad magnética" , que es comúnmente definida por la ecuación: 1 M H m F V 26. El vector H se denomina "vector de intensidad magnética", teniendo las unidades inversas al vector de magnetización, es decir Ampères m F V 27. Para representar un campo magnético son usados dos cantidades físicas vectoriales: Una denominada "densidad de flujo magnético" o "inducción magnética". Simbolizada por el vector H. La segunda llamada "intensidad de campo magnético". Simbolizada por el vector B F V 28. El vector H de Intensidad de Campo Magnético puede pensarse como el campo producido por la corriente eléctrica. F F V 29. El campo de Inducción Magnética B debe considerarse como el campo magnético total que incluye la contribución hecha por las propiedades magnéticas de los materiales en el campo. V 30. En un solenoide que tiene un núcleo de hierro el campo de Intensidad Magnética H es muy débil, mientras que el campo de inducción magnética B es grandemente aumentado por la alineación de los momentos magnéticos atómicos F V 31. La constante de permeabilidad magnética de un material no representa el aumento o decrecimiento relativo en el campo magnético resultante dentro de un material comparado con el campo magnetizante en el cual el material está colocado. F V 32. La constante de permeabilidad es representada por y es definida en consecuencia como: H B F V 33. La intensidad magnética es una medida del campo magnético real dentro del material F V 34. La intensidad magnética es una medida del campo magnético real dentro del material F V 35. En el vacío, los vectores de inducción magnética e intensidad de campo magnético son de magnitud diferente porque hablan del mismo campo porque no hay materia por modificar. F V 36. En el sistema MKS y el sistema Internacional de Unidades SI, la constante de permeabilidad no tiene dimensiones y tiene un valor =1 para el vacío. F V 37. Se le denomina "permeabilidad absoluta del medio" al cociente F 0 V 38. La igualdad que relaciona a la permeabilidad absoluta, la relativa y la del vacío es: r 0 F V 39. Para el vacío, la permeabilidad relativa tiene el valor r 1 F F F V Un material Diamagnético tiene una permeabilidad relativa ligeramente inferior a la unidad, es decir: r V Un material Paramagnético tiene una permeabilidad relativa ligeramente mayor que la unidad, es decir: r V 42. La inducción magnética es ligeramente aumentada con respecto a la del vacío si el material es diamagnetico. F V 43. Un material Ferromagnético, no permeabilidad relativa que sea constante F tiene una V 44. En un material diamagnético o paramagnético conforme el campo magnetizador crece, la permeabilidad relativa aumenta, alcanza un máximo, y después decrece permiten tener permeabilidades relativas máximas de valores tan altos como 100,000 o más. F V 45. El diamagnetismo de algunos materiales, es ocultado ya sea por una atracción magnética débil (paramagnetismo) o una atracción muy fuerte (ferromagnetismo). F V 46. El Paramagnetismo presenta también la propiedad de independencia en el aumento de temperatura. F V 47. Para los materiales diamagnéticos "el valor de la susceptibilidad magnética es siempre positiva y su magnitud es cercana a un millonésimo". F V 48. El Paramagnetismo, es la clase de magnetismo característico de los materiales que son atraídos débilmente por campos magnéticos intensos F V 49. La mayoría de los elementos y algunos compuestos son diamagnéticos F V 50. El diamagnetismo intenso es exhibido por compuestos que involucran fierro, paladium, platino y tierras raras. F V 51. El paramagnetismo intenso decrece con la elevación de la temperatura F V 52. El paramagnetismo débil es independiente de la temperatura F V 53. El sodio y los demás metales alcalinos presentan diamagnetismo débil F V 54. El valor de la susceptibilidad para materiales magnéticos es siempre negativa F V 55. A la temperatura del sistema laboratorio, el valor de la susceptibilidad magnética es típicamente alrededor de 0.00001 a 0.0001 para sustancias débilmente paramagnéticas F V 56. A la temperatura del sistema laboratorio, el valor de la susceptibilidad magnética es típicamente alrededor de 0.0001 a 0.01 para sustancias fuertemente diamagnéticas. F V 57. Las sustancias para las cuales la susceptibilidad magnética es negativa ( como es el caso del cobre y la plata), se clasifican como paramagnéticas F V 58. Una característica del diamagnetismo es que el momento magnético por unidad de masa en un cierto campo es virtualmente constante para toda sustancia diamagnética sobre un amplio rango de temperaturas F V 59. Las sustancias para las cuales la susceptibilidad magnética no es positiva, son clasificadas como paramagnéticas. F V 60. La Ley de Curie mostra que para muchas sustancias la susceptibilidad es inversamente proporcional a la temperatura absoluta T F V 61. Una mejor aproximación es la llamada Ley de CurieWeiss: m C T donde es una constante. F V 62. A partir de la relación de Curie-Weiss podemos ver que la susceptibilidad es infinita cuando la temperatura a la que se encuentra la muestra es F V 63. La Histérisis es un “atraso” de la magnetización de un material ferromagnético respecto a las variaciones del campo magnetizador. F V 64. Para materiales ferromagnéticos, el proceso de alineamiento de los imanes magnéticos atómicos en el material, no ocurre simultáneamente o al parejo del campo magnetizador, sino que se retrasa respecto a él. F V 65. Si la intensidad del campo magnetizador es gradualmente aumentada, la inducción magnética alcanza un máximo (valor de saturacion ), en el cual todos los imanes atómicos no están alineados en la misma dirección. F V 66. Cuando el campo magnetizador disminuye, la inducción magnética lo hace también, pero de nueva cuenta con retraso detrás del cambio en la Intensidad Magnética. F V 67. Cuando la intensidad magnética H ha alcanzado el valor cero, la inducción magnética B, todavía tiene un valor positivo denominado "inducción residual" o "retentividad" F V 68. La "remanencia" tiene un valor muy alto para imanes permanentes. F V 69. El vector de inducción magnética B alcanza su valor cero cuando la intensidad magnética H ya tiene un valor negativo, ese valor que tiene H en ese momento, es conocido con el nombre de "fuerza coercitiva". F V 70. La variación del campo magnetizador puede continuarse de tal manera que el gráfico del vector de inducción magnética (que sigue por detrás del campo de intensidad magnética), aparece como un ciclo, el cual es conocido como "ciclo de histérisis". F V 71. La curva que representa el "ciclo de Histérisis" es dada en la siguiente figura: F V 72. La energía perdida en forma de calor ("pérdida de histérisis"), al invertir la magnetización del material es proporcional al área del ciclo de histérisis elevada al cuadrado. F V 73. Los núcleos de los transformadores se fabrican de materiales con ciclos de histérisis angostos para que la energía de calentamiento aumente F V 74. Los vectores de Campo Magnético en materiales son M, H y B, son los análogos de los vectores D, E y P. F V 75. La ecuación equivalente a D E Es la relación: 1 H B F V 76. La relación entre la magnetización y el campo magnético magnetizador, es dada por M m H F V 77. La relación entre los tres vectores de campo magnético en materiales es dada por: 1 H BM 0 F V 78. Una característica de la ecuación relacionando los tres vectores de campo magnético es que la Magnetización en lugar de sumarse aparece restando, a diferencia del vector de polarización en la relación de los tres vectores de Campo Eléctrico. F V 79. La expresión de relación análoga a la ecuación material de los dieléctricos es: M m H En donde el vector de Magnetización es la respuesta al campo magnético inductor, y está relacionada a la constante de susceptibilidad del material F V 80. La substitución de esta ecuación material en la relación entre los 3 vectores de campo magnético conduce a la ecuación de relación entre campo magnético inductor y campo magnético de respuesta B 0 H m 0 H Que es análoga a la ecuación homogéneos e isotrópicos: de los D 0 E P 0 E e 0 E F V materiales 81. La ecuación material magnética es dada por: 1 H B Donde H es el campo de respuesta magnética del material y B el campo magnético inductor. F V 82. Para materiales diamagnéticos la susceptibilidad es positiva y muy pequeña, cumpliéndose la relación: m 0 F 1 m 1 r 1 V 83. Para materiales paramagnéticos la susceptibilidad es negativa y muy pequeña, cumpliéndose la relación: 1 m 1 106 1 r 1 F V