Materiales magnéticos: Tipos de magnetismo

Momentos magnéticos y magnetización

Momentos magnéticos

El comportamiento magnético de los materiales depende de la orientación de los momentos magnéticos de sus átomos y estos, a su vez, dependen de la suma de los momentos magnéticos de cada uno de sus electrones, los cuales se deben a la suma de dos momentos:

Momento magnético orbital	El electrón, al orbitar alrededor del núcleo y estar cargado, se comporta como una espira y generará un momento magnético.
Momento magnético de espín	Es el momento intrínseco que tiene el electrón por ser una partícula elementa. Tiene una explicación cuántica.

Recuerda que: La suma de estas dos contribuciones puede ser nula o no, al igual que las suma de los momentos de todos los electrones.

Magnetización

La magnetización es el proceso por el cual se alinean los momentos magnéticos atómicos de un material. Si un material está magnetizado, crea un campo interior $\overrightarrow B_{mag}$ .

Cuando un material está magnetizado, el campo externo y el campo interno se relacionan de la siguiente forma:

$\overrightarrow B_{int}=\overrightarrow B_{mag}+\overrightarrow B_{ext}=\mu_r \overrightarrow B_{ext}$

Tipos de magnetismo

En función de cómo se comporte $\mu_r$ (permeabilidad magnética relativa), existen tres tipos de materiales magnéticos:

Diamagnetismo

Ocurre cuando los átomos de un material tienen momento magnético neto nulo.

El campo externo provoca en el material una magnetización opuesta al campo, disminuyendo el campo en el interior.
La permeabilidad relativa es ligeramente menor que uno.

Ejemplo

Algunas sustancias diamagnéticas son el agua, el sodio, el oro, la plata...

Paramagnetismo

Ocurre cuando una sustancia tiene una momento magnético permanente y, por tanto, los momentos atómicos se alinean con el campo externo.

El campo aumenta en el interior.
La permeabilidad relativa es ligeramente mayor que uno.
En ausencia de un campo externo, las sustancias paramagnéticas se vuelven diamagnéticas.

Ejemplo

Algunos materiales paramagnéticos son el aire, el aluminio, el titanio...

Ferromagnetismo

En un material ferromagnético existe una fuerte interacción entre los momentos atómicos de espín que hace que se coloquen en paralelo, incluso en ausencia de campo externo.

Cuando se aplica un campo externo, los momentos magnéticos se alinean perfectamente con el campo.

El campo magnético se vuelve mucho más fuerte en el interior de un material ferromagnético.
El ferromagnetismo decrece con la temperatura hasta llegar a la temperatura de Curie, por encima de la cual un material ferromagnético se vuelve paramagnético.

Ejemplo

Algunos elementos ferromagnéticos son el cobalto, el hierro y el níquel.