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• Grabiel Mendoza Fernandez

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El magnetismo o energía magnética es un fenómeno natural por el cual algunos objetos producen fuerza de atracción o repulsión sobre los otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que tienen propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo, todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

El magnetismo se da particularmente en los cables de electromatización. Líneas de fuerza magnéticas de un imán de barra, producidas por limaduras de hierro sobre papel. El magnetismo también tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno de los dos componentes de la radiación electromagnética, como por ejemplo, la luz.

TIPOS DE MATERIALES MAGNÉTICOS Existen diversos tipos de comportamiento de los materiales magnéticos, siendo los principales el ferromagnetismo, el diamagnetismo y el paramagnetismo. En los materiales diamagnéticos, la disposición de los electrones de cada átomo es tal, que se produce una anulación global de los efectos magnéticos. Sin embargo, si el material se introduce en un campo inducido, la sustancia adquiere una imantación débil y en el sentido opuesto al campo inductor. Si se sitúa una barra de material diamagnético en el interior de un campo magnético uniforme e intenso, esta se dispone transversalmente respecto de aquel. Los materiales paramagnéticos no presentan la anulación global de efectos magnéticos, por lo que cada átomo que los constituye actúa como un pequeño imán. Sin embargo, la orientación de dichos imanes es, en general, arbitraria, y el efecto global se anula. Asimismo, si el material paramagnético se somete a la acción de un campo magnético inductor, el campo magnético inducido en dicha sustancia se orienta en el sentido del campo magnético inductor. Esto hace que una barra de material paramagnético suspendida libremente en el seno de un campo inductor se alinee con este. El magnetismo inducido, aunque débil, es suficiente intenso como para imponer al efecto magnético. Para comparar los tres tipos de magnetismo se emplea la razón entre el campo magnético inducido y el inductor.

La rama de la química que estudia las sustancias de propiedades magnéticas interesantes es la magnetoquímica. Electroimanes[editar] Un electroimán es un imán hecho de alambre eléctrico bobinado en torno a un material magnético como el hierro. Este tipo de imán es útil en los casos en que un imán debe estar encendido o apagado, por ejemplo, las grandes y pesadas grúas para levantar chatarra de automóviles. Para el caso de corriente eléctrica se desplazan a través de un cable, el campo resultante se dirige de acuerdo con la regla de la mano derecha. Si la mano derecha se utiliza como un modelo, y el pulgar de la mano derecha a lo largo del cable de positivo hacia el lado negativo ("convencional actual", a la inversa de la dirección del movimiento real de los electrones), entonces el campo magnético hace una recapitulación de todo el cable en la dirección indicada por los dedos de la mano derecha. Como puede observarse geométricamente, en caso de un bucle o hélice de cable, está formado de tal manera que el actual es viajar en un círculo, a continuación, todas las líneas de campo en el centro del bucle se dirigen a la misma dirección, lo que arroja un magnética dipolo cuya fuerza depende de la actual en todo el bucle, o el actual en la hélice multiplicado por el número de vueltas de alambre. En el caso de ese bucle, si los dedos de la mano derecha se dirigen en la dirección del flujo de corriente convencional (es decir, el positivo y el negativo, la dirección opuesta al flujo real de los electrones), el pulgar apuntará en la dirección correspondiente al polo norte del dipolo. Imanes temporales y permanentes Un imán permanente conserva su magnetismo sin un campo magnético exterior, mientras que un imán temporal solo es magnético, siempre que esté situado en otro campo magnético. Inducir el magnetismo del acero en los resultados en un imán de hierro, pierde su magnetismo cuando la inducción de campo se retira. Un imán temporal como el hierro es un material adecuado para los electroimanes. Los imanes son hechos por acariciar con otro imán, la grabación, mientras que fija en un campo magnético opuesto dentro de una solenoide bobina, se suministra con una corriente directa. Un imán permanente puede perder su magnetismo al ser sometido al calor, a fuertes golpes, o colocarlo dentro de un solenoide se suministra con una reducción de corriente alterna.

MATERIALES Y SUS PROPIEDADES MAGNÉTICAS Todos sabemos que un imán puede atraer o repeler algunos objetos tales como los metales, pero ¿Porque se produce dicho fenómeno?, ¿Todos los materiales tienen la misma tendencia a ser magnetizados o producir un campo magnético?, recordemos que un campo magnético es producido por cargas en movimiento o una corriente eléctrica que actúa cercano a un material magnetizable como una bobina. A nivel atómico el giro del electrón en su eje produce un campo magnético (momento Magnético del Spin) que es el campo magnético mas fuerte a nivel molecular aportando entre el 93% al 96% del campo magnético resultante (la suma de todos estos campos atómicos resultaran ser el campo magnético total del material) también el giro del electrón en su órbita produce un campo (momento magnético del orbital) pero otorga un campo mucho menor en comparación al momento magnético del spin. El campo Magnético produce una fuerza sobre otras cargas o corrientes en movimiento la naturaleza de esta fuerza puede ser de atracción o repulsión es por eso que los materiales reaccionas al ser expuestos a un campo magnético externo. Cabe señalar que en adelante representaremos al Campo Magnético con la letra B, recuerden que el campo magnético es un vector que tiene magnitud, dirección y sentido.

Propiedades Magnéticas: Cada material reacciona distinto a un B externo, es por eso que se dividen en tres tipos: Materiales Diamagnéticos, Paramagnéticos y Ferromagnéticos.

Materiales Diamagnéticos: Esta propiedad existe entre átomos que poseen una estructura electrónica simétrica y no poseen momentos magnéticos permanentes (los momentos magnéticos producidos por un átomo anulan los momentos magnéticos producidos por otro átomo en un mismo material), forman enlaces iónicos o moléculas que comparten un par de electrones (enlace covalente). Al aplicar un momento magnético externo estos materiales se magnetizan muy levemente y en sentido contrario al momento magnético externo. Un imán repele levemente estos materiales y no recuperan sus características al quitar el B externo.

Ejemplos de materiales diamagnéticos: Grafito – Cobre (Cu) – Plata (Ag) – Oro (Au) – Plomo (Pb) – Bismuto (Bi) – Cinc (Zn) – Cadmio (Cd) – Mercurio (Hg) – Antimonio (Sb) – Estaño (Sn) – Geranio (Ge) – Arsénico (As).

Materiales Paramagnéticos: Esta propiedad existe en átomos que poseen una estructura electrónica no equilibrada (valencia o capas internas incompletas) y por lo tanto poseen un momento magnético propio, aunque débil. Al aplicar un B externo el B propio (que produce el mismo material) tienden a tomar la misma dirección y sentido del B externo; magnetización débil. Un imán atrae levemente a estos materiales.

Ejemplos de materiales paramagnéticos: Litio (Li) – Aluminio (Al)- Magnesio (Mg) –Cromo (Cr) – Vanadio (V) - Titanio (Ti) – Molibdeno (Mo) - Renio (Re) – Wolframio (W) Materiales Ferromagnéticos: Estos elementos poseen capas “d” incompletas y además tienen alineados su Spin con los átomos adyacentes, sin un B externo aplicado; esto ocurre en un volumen de cierta magnitud que se llama “Dominio”. De todos los elementos solamente son ferromagnéticos el Hierro (Fe), Cobalto (Co), Níquel (Ni) y Gadolinio (Gd). Se ha comprobado que el 93% al 100% del ferromagnetismo proviene del momento magnético spin, y el resto (si hay) del momento magnético del orbital.

Estos materiales presentan un momento magnético propio relativamente fuerte en ausencia de un B externo (como el que produce una bobina). B externos pequeños producen una alta magnetización del material y se obtiene rápidamente una orientación total del B propio en la dirección y sentido del B externo.

Curva de histéresis:

La curva de histéresis muestra la curva de magnetización de un material. Sea cual sea el material específico, la forma tiene características similares. • Al principio, la magnetización requiere un mayor esfuerzo eléctrico. Este intervalo es la llamada zona reversible. • En un determinado punto, la magnetización se produce de forma proporcional. En ese punto se inicia la denominada zona lineal. • Finalmente, se llega un instante a partir del cual, por mucha fuerza magnética que induzcamos al material, ya no se magnetiza más. Este es el llamado punto de saturación, que determina el inicio de la llamada zona de saturación. Para la grabación magnética analógica de sonido hay que tener en cuenta la curva de histéresis. La señal de audio hay que grabarla solo en la zona lineal de la cinta magnética de audio, de modo contrario, por arriba o por abajo, sufriría deformaciones. TIPOS DE MATERIALES FERROMAGNÉTICOS:

Los materiales ferromagnéticos se dividen en dos tipos: los magnéticamente blandos y los imanes permanentes (magnéticamente duros):

a) Sólidos que muestran una baja histéresis y poca fuerza coercitiva (