evolucion historica del magnetismo en propiedades magneticas de la materia
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
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 también tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno de los dos componentes de la radiación electromagnética, como por ejemplo, la luz.
Explicación:
Respuesta:
La materia reacciona ante la presencia de campos magnéticos porque
los electrones—en una muestra de cualquier tipo de materia atómica—
en sus orbitales constituyen pequeños circuitos con corriente sometido a
fuerzas y torques. A nivel atómico existen normalmente momentos magnéticos ~m. Ante la presencia de un campo magnético ~B estos momentos
magnéticos están sometidos a torques (4.4.8) que tienden a alinearlos con
el campo magnético. No es fácil saber si el campo magnético que domina
a nivel atómico es aquel producido por orbitales de electrones cercanos a
un campo magnético aplicado externamente. Estas consideraciones más
otras que escapan a una teoría clásica de la materia hacen bastante complejo predecir qué tipo de compuestos químicos reaccionan de tal o cual
manera frente a un campo magnético externo.
Simplificando bastante el cuadro se puede decir que hay dos grupos
muy importante de materiales: aquellos que tienen un ~m nulo en ausencia
de un campo magnético externo y los que tienen siempre un ~m no nulo. En
el primer tipo de materiales el efecto dominante de un campo magnético
externo es reorientar los orbitales atómicos de tal modo que estos aparecen imitando corrientes inducidas y por lo tanto creando campos magnéticos que se oponen al campo magnético aplicado (corrientes inducidas es
un concepto que se ve más adelante). El campo magnético total dentro de
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104 Patricio Cordero S. versión 5 de junio de 2007
este tipo de materia resulta menor al campo magnético aplicado. Tales materiales se denominan diamagnéticos. La gran mayoría de las sustancias
que existen en la naturaleza son de este tipo. Por ejemplo: bismuto, cobre,
carbón, mercurio, oro, plata, sodio, agua.
Otro tipo de materiales tiene ~m a nivel atómico, los cuales tienden a
orientarse en forma paralela al campo aplicado, y el resultado es que el
campo magnético en el interior de estos materiales es mayor al campo aplicado. Son los materiales paramagnéticos. Ejemplos son: aluminio, manganeso, oxígeno, sodio, titanio, tungsteno, platino.
Hay un grupo aparte de materiales, los llamados ferromagnéticos tales
como el hierro, níquel y cromo. Estos materiales pueden estar magnetizados, es decir, tienen dipolos magnéticos a nivel molecular y ellos tienden
a estar ordenados en forma espontánea, por lo que son fuente de campo
magnético (son imanes). Muchos materiales paramagnéticos sometidos a
temperaturas suficientemente bajas suelen transformase en ferromagnéticos.
Las propiedades magnéticas de la materia, entonces, están ligadas a
las propiedades electrónicas a nivel atómico. Concretamente son las corrientes las responsables de tales propiedades, pero no son corrientes macroscópicas, sino aquellas que existen localmente a nivel molecular. Tales
corrientes por sí solas son responsables que exista tanto densidades de
corriente volumétricas J~ como también corrientes de superficie K~ . A continuación se verá que el potencial magnético ~A producido por una distribución cualquiera de dipolos magnéticos puede ser escrito como (4.2.14) y
(4.2.4).