Ferromagnetismu

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Material Temp. Curie
(K)
Fe 1043
Co 1388
Nin 627
Gd 292
Dy 88
MnAs 318
MnBi 630
MnSb 587
CrO2 386
MnOFe2O3 573
Fe3O4 858
NiO2Fe3 858
CuOFe2O3 728
MgO2Fe3 713
EuO 69
Y3Fe5O12 560

El ferromagnetismu ye un fenómenu físicu nel que se produz ordenamientu magnéticu de tolos momentos magnéticos d'una amuesa, na mesma dirección y sentíu. Un material ferromagnético ye aquel que puede presentar ferromagnetismu. La interacción ferromagnética ye la interacción magnética que fai que los momentos magnéticos tiendan a disponese na mesma dirección y sentíu. Hai d'estendese por tou un sólidu p'algamar el ferromagnetismu.

Los ferromagnetos tán estremaos en dominios magnéticos, dixebraos por superficies conocíes como parés de Bloch. En cada unu d'estos dominios, tolos momentos magnéticos tán alliniaos. Nes fronteres ente dominios hai cierta enerxía potencial, pero la formación de dominios ta compensada pola ganancia en entropía.

Al someter un material ferromagnético a un campu magnético intensu, los dominios tienden a alliniase con ésti, de forma que aquellos dominios nos que los dipolos tán empobinaos col mesmu sentíu y dirección que'l campu magnético inductor aumenten el so tamañu. Esti aumentu de tamañu esplicar poles característiques de les parés de Bloch, que avancen en dirección a los dominios que la so dirección de los dipolos nun coincide; dando llugar a un monodominio. Al esaniciar el campu, el dominiu permanez mientres ciertu tiempu.

Dominios.png

Materiales ferromagnéticos[editar | editar la fonte]

Hai una serie de materiales cristalinos que presenten ferromagnetismu. La tabla de la derecha amuesa una seleición representativa d'ellos, xuntu colos sos temperatures de Curie, la temperatura percima del cual dexen d'esibir la magnetización bonal.

El ferromagnetismu nun ye una propiedá que depende namái de la composición química d'un material, sinón que tamién depende del so estructura cristalina y l'organización microscópica. El aceru eléctrico, por casu, ye un material producíu a escala industrial que les sos propiedaes ferromagnéticas fueron optimizaes pa faer usu d'elles n'aplicaciones onde se riquir l'establecimientu de campos magnéticos de manera eficiente. Sicasí hai aleaciones ferromagnéticas de metal, que los sos componentes nun son ferromagnéticos, llamaes aleaciones Heusler. Pela cueta esisten aleaciones non magnétiques, como los tipos de aceru inoxidable, compuesta casi puramente de metales ferromagnéticos.

La so propiedá más común ye la histéresis como solución al campu magnético. La histéresis ye un material que caltién una de les sos propiedaes n'ausencia del estímulu que lu xeneró. Cuando un material ferromagnético actúa nun campu magnético y remata l'aplicación, el material nun anula por completu'l magnetismu, contién ciertu magnetismu residual.

Propiedaes de materiales ferromagnéticos[editar | editar la fonte]

  • Inducción magnética alta al utilizar un campu magnético *Concentra llinies

de campu magnético facilmente y atropa la densidá de fluxu magnético alzando *Delimitan y dirixen campos magnéticos en trayectories definíes

  • Ayuda a máquines por que tengan una estabilidá de volume razonable y menos costoses.

Característiques[editar | editar la fonte]

  • Imantarse rápido de los otros materiales (permeabilidá relativa)
  • Inducción magnética intrínseca máxima elevada *Relación

non llineal ente módulos d'inducción magnética y campu magnético *Variación de fluxu debío al aumentu del campu magnético, inducción magnética y la permeabilidá como funciones de campu magnético nun son uniformes

  • Imantación mientres se suprime'l campu magnético *Oponer

a inversiones de sentíu una vegada imantados.

Principios físicos[editar | editar la fonte]

Esquema de intercambio.png

Esisten dos explicación a les propiedaes d'esti fenómenu. Estes son la teoría de Curie-Weiss del momentu alcontráu xuntu cola de Stoner del ferromagnetismu.

Escontra 1907, Pierre Weiss publica alrodiu de un campu molecular que s'atopa dientro de los materiales ferromagnéticos. Creíase qu'esti campu alliniaba paralelamente los momentos magnéticos. Na actualidá sábese qu'esti campu ye xeneráu por efectos cuánticos, a dicir, intercambios d'enerxía. Estos dan llugar a l'alliniadura paralela de los electrones, y en consecuencia a la creación de campos magnéticos paralelos. Según la riegla de Hund, los electrones con espines paralelos van tener menor enerxía.

Cuando'l material atópase debaxo de la temperatura de Curie, el campu molecular va ser de tal magnitú que ye abonda pa magnetizarse, entá si hai ausencia d'un campu aplicao esternu.

Nun asocede lo mesmo cuando s'algamar temperatures altes. Lo qu'asocede ye que se va xenerar una orientación aleatoria del campu, y esto correspuende a un fenómenu paramagnético.

La llei de Curie-Weiss pal momentu alcontráu, esplica la susceptibilidá magnética de los materiales, como de dellos antiferromagnetos y ferrimagnetos.

Sicasí, esta llei falla a esplicar el momentu magnéticu d'átomos individuales en dellos materiales ferromagnéticos, cuantimás los metales d'esti tipu. Ye equí onde entra la teoría de bandes de Stoner.

Na teoría de Stoner, tomar d'igual forma'l conceutu d'enerxía d'intercambiu; anque, tómase otru conceutu d'enerxía que ye opuestu al de Hund que se da'l nome d'enerxía aumentada de bandes, que torga que los metales simples sían ferromagnéticos.

Dichu eso, sían los metales Fe, Nin, y Co, esiste una rexón onde les capes 3d y 4s se superponen, ende xaz la enerxía de Fermi. Entós, los electrones de valencia comparten dambes bandes enerxétiques. Nel siguiente gráficu puede apreciase cómo ye qu'estes se superponen: L'efectu d'intercambiu va ser el dominante cuando un númberu abondu d'electrones atópase cerca del nivel de Fermi. Con esto amenorga la enerxía riquida pa camudar el espín del electrón.

Los momentos magnéticos de los metales de transición nun correspuenden a un númberu enteru d'electrones; esto tien que ver col tipu d'interacción pal intercambiu, que vese como un desplazamientu d'enerxía de los electrones de la banda 3d con dirección en relación a la banda con espín opuestu. Colo anterior llógrase dar una esplicación de que los metales de transición nun son ferromagnéticos.

Tipos de ferromagnéticos[editar | editar la fonte]

Ciclos de Histéresis.png

Los magnéticamente blandos o fáciles de imantar y desimantar, son utilizaos pa tresformadores, xeneradores, motores y contienen ciclos de histéresis estrechos con fuerces coercitivas por que llogre tener una permeabilidá magnéticamente alta.

Los magnéticamente duros o difíciles de imantar y desimantar, son utilizaos pa ser imánes permanentes y el so ciclu de histéresis ye anchu con fuerces coercitivas altes, inducción magnética alta y se imanan con un campu magnético presente intensu.

Aplicaciones[editar | editar la fonte]

Circuito magnéticos[editar | editar la fonte]

Los materiales ferromagnéticos son prácticos como electroimanes, tresformadores y nucleos. Conformar por un bobinado alredor d'un nucleu magnéticu permeable. La bobina dexa que la corriente pase ya impulsa un campu magnético nel nucleu.

Efectos de temperatura en ferromagnetismu[editar | editar la fonte]

Los dipolos magnéticos tienen una esviación d'alliniadura por cuenta de la enerxía térmica; si esta aumenta llógrase que'l material ferromagnético convertir en paramagnético y esi fenómenu ye conocíu como temperatura de Curie.

Debaxo de la temperatura de curie los dipolos atómicos alliniar de manera paralela en dominios magnéticos. Los dominios magnéticos camuden d'alliniadura de forma aleatoria por cuenta de un enfriamientu lentu percima de la temperatura de Curie y gracies a ello nun asocede nengún momentu magnéticu netu.

Ver tamién[editar | editar la fonte]

Referencies[editar | editar la fonte]

  • REVISTA DE LA ESCUELA DE FÍSICA, UNAH • Xunu de 2014 • Vol. II, Non. 1 Introducción al estudiu de los Materiales Multiferroicos Jorge A. Sauceda Universidá Nacional Autónoma d'Honduras.
  • Ciencia ya Inxeniería de los materiales, Donald R. Askeland.
  • Lletricidá y Magnetismu, A.N. Matveev.
  • Riegla de Hund
  • Fermi-level

Bibliografía[editar | editar la fonte]

  • Kittel, Charles: Introduction to Solid State Physics (Wiley: New York, 1996).
  • Jackson, John David: Classical Electrodynamics (Wiley: New York, 1999).
  • Wohlfarth, Y. P. (coordinador), Ferromagnetic Materials (North-Holland, 1980).

Enllaces esternos[editar | editar la fonte]



Ferromagnetismo