Física II

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©2015 Departamento de Física

Universidad de Sonora

Dr. Mario Enrique Álvarez Ramos (Responsable)

Dr. Roberto Pedro Duarte Zamorano (Colaborador)

Dr. Ezequiel Rodríguez Jáuregui (Colaborador)

TemarioB. Magnetismo

6. Campo magnético. (6 horas)1. El magnetismo. Líneas de campo magnético y flujo magnético.

2. Fuerza magnética sobre una carga en movimiento

3. Movimiento de cargas eléctricas en un campo magnético uniforme.Selector o filtro de velocidades. El espectrómetro de masas

4. Fuerza magnética sobre un alambre que transporta una corrienteeléctrica.

5. Momento de torsión sobre una espira de corriente. Motor eléctrico.

6. El efecto Hall.

7. Ley de Biot-Savart. Fuerza entre dos conductores paralelos

8. Ley de Ampère. El solenoide.

9. Ley de Faraday-Lenz. Fuerza electromotriz. Generadores.

7. Propiedades magnéticas de la materia. (3 horas)1. Dipolo magnético.

2. Magnetismo atómico y nuclear.

3. Magnetización.

4. Materiales magnéticos: Paramagnetismo, diamagnetismo,ferromagnetismo, curva de histéresis.

5. Efectos de la temperatura sobre el ferromagnetismo.

6. Magnetismo de los planetas.

Temario

Tema 7: Propiedades magnéticas de la materia.

i. Dipolo magnético.

ii. Magnetismo atómico y nuclear.

iii. Magnetización.

iv. Materiales magnéticos: Paramagnetismo, diamagnetismo,ferromagnetismo, curva de histéresis.

v. Efectos de la temperatura sobre el ferromagnetismo.

vi. Magnetismo de los planetas.

Propiedades magnéticas de la materiaHasta ahora hemos considerado campos magnéticos en el vacío, es decir B generado por corrientes eléctricas:

• Ley de Ampere

• Ley de Biot-Savat

• Campo B debido a corrientes eléctricas

• Campo total : B + campo debido al medio material

+ campo adicional

Sea Bo al campo debido a corrientes eléctricas

Bo ≠ 0

Campo magnético totalBt ≠ 0

Bo = 0

Campo magnético total

Bt = 0

medio material en ausencia de

campo magnético externo

Bt = Bo + Bm

• Bo • Bt = Bo + Bm ≠ Bo

De tal forma que: Bt - Bo = Bm

Donde Bm es el campomagnético debido al mediomaterial “sumergido” en uncampo inicial Bo.

y Bm = 0M

donde

M es la magnetización

Magnetización

imaginemos que cada átomo del medio material es un

“circuito” de corriente

• En un material conmomento magnéticoaparecen corrientesmicroscópicas.

• Se crea una corriente superficial de carga

En el interior la corriente es nula

• Magnetización: Momento dipolar magnético por unidad de volumen

• Corriente amperiana

por unidad de longitud

• Magnetización de saturación Todos los dipolos están orientados• n= nº moléculas

por unidad de volumen

A dld

Adimd

Vol

Vold

mdM

dl

diM

mnM s

• Circuitos “atomicos” •Momentos atómicos

• Electrón girando en torno a un núcleo

Momento magnético

L

m

ereIAm

2)( 2

Lm B

Magnetón de Bohr

2241027.9 mAB

• El electrón tiene además momento interno (espín)

•Momento magnético total

• Los átomos

Crean campos magnéticos.

Pueden tener momentos dipolares inducidos.

Se orientan según el campo magnético.

)(

SLm B

Factor giromagnético para electrones -2.0024

• La magnetización M de material depende del campo Bo y por lo tanto Bt.

• ya que Bt = Bo + Bm

• Por otra parte como Bm = 0M es posible experesar

Bt = Bo + 0M

Campo Intensidad magnética H•De forma que al campo total Bt se puede expresar

como :

Bt =0(H + M)

• Las unidades de H y M son Ampere-metro

Es decir H es la contribución

al campo total debida solo a

las corrientes eléctricas, exista

o no medio material, en

ambos casos la magnitud del

campo H= nI

Las unidades de H y M son Ampere-metro

Es decir

• Bt =0H

ya que M =0

y La magnitud de H = nI

• Bt =0(H + M)

y la magnitud de H = nI

Las unidades de H y M son Ampere-metro

Clasificación de los materiales• La magnetización depende del campo externo (corrientes eléctricas)

• Donde es la suceptibililidad magnetica

• Donde

es la permeabilidad magnética

• Los materiales de clasifican dependiendo del valor de

Paramagnéticos

> 0

M = H

La magnetización es en la dirección del campo H = B0/0

Diamagnéticos

< 0

M = H

La magnetización es en

dirección contraria al campo H = B0/0

Ferromagnéticos

Son materiales no-lineales M= (H) H,

no es una consatante, es función de H

• Poseen magnetización permanente, entre ellos el Hierro, Níquel, Disprosio, etc.

• Pueden agruparse un conglomerado del orden de 1017 a 1021 átomos, formando dominios ferromagnéticos cuyas dimensiones oscilan entre 10-12 a 10-8 m3

Como se comporta un ferromagnético

• Supongamos que inicialmente el trozo de

material ferromagnético inicialmente no

muestra ninguna propiedad magnética y lo sometemos a un campo H

• Dado que M = (Bt –H)/0

• Es posible “minitorear” la magnetización via la grafica de Bt vs H, a medida que H se incrementa desde cero a una valor dado.

• Esta grafica se conoce como curva de Histéresis

Comportamiento de M

•De O a

Curvas de Histéresis

Curvas de Histéresis comprada con la linealidad

Curva de Histéresis para desmagnetizar un ferromagnético