Viernes, 12 de Septiembre de 2014

Materiales magnéticos y circuitos

Algunos materiales como el níquel, el hierro, el cobalto y sus aleaciones, presentan propiedades magnéticas que son fácilmente detectables, aquí analizaremos sus propiedades.

Todos los materiales magnéticamente permeables son afectados, en mayor o menor medida, por la presencia de un campo magnético. Entonces, podemos llegar a la conclusión de que habrá materiales que, debido a fenómenos eléctricos tales como la distorsión y alineación, presenten distintos comportamientos frente a la acción de un campo magnético.

Tipos de materiales

Podemos clasificar a los materiales, de acuerdo a su comportamiento frente a líneas de campos magnéticos, en:

Ferromagnéticos: estos materiales, cuando son expuestos a un campo magnético, distorsionan en demasía las líneas de flujo. Esto se debe a que se produce un ordenamiento de los momentos magnéticos del material en la misma dirección y sentido que el campo exterior. Si retiramos el material de la acción del campo, conservara durante un tiempo las propiedades magnéticas adquiridas. Aquí la permeabilidad magnética es claramente superior a la del vacío, por ello estos materiales se caracterizan por pegarse a los imanes. Estos materiales se subdividen en: dominios magnéticos y paredes de Bloch. Los tres materiales ferromagnéticos por excelencia son hierro, cobalto y níquel.

Diamagnéticos: este tipo de materiales fue descubierto y nombrado por Michael Faraday. Cuando un material diamagnético es sometido a la acción de un campo magnético, las líneas de fuerza de este son repelidas hacia el exterior, o dicho de otro modo, un material diamagnético sería repelido permanentemente por cualquier polo de un imán porque el flujo magnético, a diferencia de los paramagnéticos, disminuye notablemente. Se magnetizan débilmente en sentido opuesto al campo magnético aplicado y son repelidos levemente por los imanes. Su magnetismo no se mantiene si el campo magnético es retirado, y su permeabilidad magnética es inferior que la del vacío, pues ofrecen mayor resistencia que este a la propagación del campo magnético. Son diamagnéticos el bismuto, el hidrógeno, los gases nobles, cloruro de sodio, germanio, grafito, etcétera.

Paramagnéticos: estos materiales son los que comúnmente utilizamos con más facilidad en nuestra vida cotidiana (algodón, plástico, entre otros). Se caracterizan por ser levemente atraídos por los campos magnéticos, es decir, si colocamos un material paramagnético cerca de un campo magnético , atraerá hacia si las líneas de fuerza del campo. Si retiramos el cuerpo de la acción del campo, a diferencia de los ferromagnéticos, estos no retendrán sus propiedades magnéticas. La permeabilidad magnética en estos materiales es superior a la del vacío y a la del aire, respectivamente. Por otra parte, los materiales paramagnéticos tienen una cualidad destacablemente particular del resto de los materiales expuestos a campos magnéticos, que es la de manifestar el mismo tipo de atracción y repulsión que los imanes normales cuando son impulsados por un campo magnético. Sin embargo, al retirar el campo magnético esta condición desaparece porque el alineamiento magnético no está más favorecido energéticamente. Ejemplos de estos materiales son: aluminio, magnesio, titanio, wolframio, etcétera.

 

Es evidente que los materiales magnéticos son importantes para el ámbito comercial, pues sabemos que una corriente eléctrica que viaja a lo largo de un alambre conductor produce un campo magnético concéntrico. Por otra parte, así como una corriente eléctrica genera un campo magnético, un campo magnético puede generar una corriente eléctrica. Podemos distinguir estos materiales, desde el punto de vista comercial, de la siguiente forma:

Materiales magnéticos metálicos: son los ferromagnéticos ya mencionados que se pueden clasificar en blandos y duros. Los materiales magnéticos blandos son aquellos que tienen una baja remanencia magnética, es decir, se pueden desmagnetizar con más facilidad y se suelen emplear enelectro imanes, para poder variar en ellos el flujo magnético y controlar así la corriente inducida en bobinas, núcleos de transformadores, generadores, etcétera. Los más comunes son las aleaciones de hierro. Los materiales magnéticos duros son aquellos que presentan un campo magnético remanente grande, es decir, son los que conservan inicialmente un gran campo magnético y por lo tanto son aptos para imanes permanentes. Por ejemplo, aleaciones de Fe, Al, Ni, Co.

Materiales magnéticos cerámicos: son los denominados materiales ferromagnéticos. Aunque su origen es cerámico, presentan algunas particularidades en su estructura atómica, de tal forma que tienen un emparejamiento particular de los spines de los electrones (propiedad física de las partículas, relacionada con su momento angular), por lo que se pueden magnetizar. Algunos de estos materiales son las denominadas espinelas, que son aleaciones de Mn, Ni, Zn, Mg y Co; se suelen utilizar como elementos pasivos para suprimir interferencias en circuitos electrónicos, como transponedor en circuitos de radiofrecuencia, que pueden usarse para identificar animales o llaves de automóviles.

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