Magnetismo: Ferromagnetismo, Paramagnetismo e Inducción Magnética
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Conceptos Fundamentales del Magnetismo
El **magnetismo** es un fenómeno físico por el cual los objetos ejercen **fuerzas** de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado 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**.
Ferromagnetismo
El **ferromagnetismo** es un fenómeno físico en el que se produce un **ordenamiento magnético** de todos los **momentos magnéticos** de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La **interacción ferromagnética** es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo. Los ferromagnetos están divididos en **dominios magnéticos**, separados por superficies conocidas como **paredes de Bloch**. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnéticos están alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta **energía potencial**, pero la formación de dominios está compensada por la ganancia en **entropía**.
Paramagnetismo
El **paramagnetismo** es la tendencia de los **momentos magnéticos** libres (espín u orbitales) a alinearse paralelamente a un **campo magnético**. Si estos momentos magnéticos están fuertemente acoplados entre sí, el fenómeno será **ferromagnetismo** o **ferrimagnetismo**. Cuando no existe ningún **campo magnético externo**, estos momentos magnéticos están orientados al azar. En presencia de un campo magnético externo, tienden a alinearse paralelamente al campo, pero esta alineación está contrarrestada por la tendencia que tienen los momentos a orientarse aleatoriamente debido al **movimiento térmico**.
Inducción Magnética
La **inducción magnética** es el proceso mediante el cual los campos magnéticos generan campos eléctricos. Al generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una corriente eléctrica en el conductor. La inducción magnética permite explicar por qué un imán atrae a los alfileres; al acercar, por ejemplo, un polo norte a los alfileres, estos se imanan por inducción, presentando un polo sur cerca del polo norte inductor, y así son atraídos; además, cada uno induce a otro, y así se forma una verdadera cadena magnética.
Histéresis
Cuando a un material ferromagnético se le aplica un campo magnético creciente Bap, su imantación crece desde O hasta la saturación Ms, ya que todos los dominios magnéticos están alineados. Así se obtiene la **curva de primera imantación**. Posteriormente, si Bap se hace decrecer gradualmente hasta anularlo, la imantación no decrece del mismo modo, ya que la reorientación de los dominios no es completamente reversible, quedando una **imantación remanente** MR: el material se ha convertido en un imán permanente. Si invertimos Bap, conseguiremos anular la imantación con un **campo magnético coercitivo** Bc. El resto del ciclo se consigue aumentando de nuevo el campo magnético aplicado. Este efecto de no reversibilidad se denomina **ciclo de histéresis**.