Propiedades Magnéticas de la Materia: Diamagnetismo, Paramagnetismo y Ferromagnetismo
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Propiedades Magnéticas de la Materia
Diamagnetismo
El diamagnetismo aparece en todas las sustancias, pero es un efecto de intensidad débil que solo es apreciable si no se da otra propiedad magnética. Las sustancias con comportamiento diamagnético no poseen momentos magnéticos atómicos naturales. Un campo magnético altera el movimiento de los electrones en los átomos de cualquier sustancia sumergida en él, modificando los momentos magnéticos atómicos.
En las sustancias diamagnéticas, esto da lugar a momentos magnéticos inducidos opuestos al campo externo. Debido a los dipolos inducidos, el campo magnético en el interior de las sustancias diamagnéticas es menor que el campo externo, y las sustancias diamagnéticas son repelidas por los campos magnéticos.
Paramagnetismo
En el paramagnetismo, la sustancia posee dipolos magnéticos atómicos no nulos. En ausencia de un campo magnético externo (B), dichos dipolos están orientados al azar debido a la agitación térmica. La sustancia entonces no presenta momento magnético global.
En presencia de un campo magnético (B), los dipolos tienden a orientarse paralelos al campo externo. El grado de orientación depende de la intensidad del campo y de la temperatura causante de la agitación térmica. A mayor B y menor T, mayor orientación. Si el campo aplicado es muy intenso o la temperatura muy baja, todos los dipolos se orientan paralelos al campo. Esta situación se conoce como saturación magnética.
Como los dipolos de las sustancias se orientan paralelos al campo externo, el campo total en la sustancia (suma del externo y del debido a sus dipolos) es mayor que el campo externo.
Ferromagnetismo
El ferromagnetismo aparece en sólidos cristalinos con dipolos magnéticos próximos debido a la interacción de intercambio. Esta interacción da lugar a que existan regiones del material con todos sus dominios alineados (saturación magnética). Estas regiones se denominan dominios magnéticos.
En ausencia de un campo externo, los dominios pueden tener orientaciones aleatorias y dar lugar a un momento magnético total nulo en la sustancia. Un campo externo débil, ayudado por la interacción de intercambio, puede lograr la saturación magnética del material y producir campos totales muy intensos.
En presencia de un campo B, los dominios magnéticos con momentos que tienen alguna componente en la dirección del campo externo se ven favorecidos. Sus fronteras se desplazan a costa de los dominios próximos. También puede darse una pequeña reorientación de los dominios en la dirección del campo externo.
Para un campo magnético mayor, el crecimiento de dominios continúa y se producen orientaciones en dirección del campo. El crecimiento de dominios requiere un gasto energético que puede dar lugar a que el proceso sea irreversible, formándose un imán permanente. Un campo externo mayor puede lograr la alineación de todos los dominios paralelos al campo aplicado, formando un único dominio, llegándose a la saturación magnética.