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descripción materiales magnéticos
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Clasificación Magnética de los materiales Para que un objeto sea magnético debe contener ciertos tipos de metales como hierro, níquel o cobalto. Algunas cosas no son atraídas por los imanes. Los metales como el oro, el aluminio, la plata, el cobre y otros no son atraídos por los imanes. ¿Cómo se clasifican los materiales según su permeabilidad magnética? Los materiales se pueden clasificar según su permeabilidad magnética relativa en
El Diamagnetismo es una propiedad de algunos materiales que repelen los campos magnéticos al revés de lo que ocurre con los materiales paramagnéticos que sí son atraídos por los campos magnéticos. Todos los materiales muestran diamagnetismo, pero para ser
Azufre Moléculas orgánicas Oro
Los materiales paramagnéticos son aquellos que tienen dipolos atómicos permanentes, sobre los que se actúa individualmente y se alinean en la dirección de un campo externo. Los materiales diamagnéticos y paramagnéticos se consideran no magnéticos porque las magnetizaciones son relativamente pequeñas y persisten solo mientras está presente un campo aplicado. Si χ ( susceptibilidad magnética ) es positivo, un material puede ser paramagnético. En este caso, el campo magnético del material se ve reforzado por la magnetización inducida. Los materiales paramagnéticos incluyen la mayoría de los elementos químicos y algunos compuestos. Tienen una permeabilidad magnética relativa ligeramente superior a 1 (es decir, una pequeña susceptibilidad magnética positiva) y, por tanto, son atraídos por los campos magnéticos. Generalmente, se dice que los materiales no magnéticos son paramagnéticos o diamagnéticos porque no poseen magnetización permanente sin un campo magnético externo.
Propiedades de los materiales paramagnéticos : Si se retira el campo magnético, sus propiedades magnéticas desaparecen Son incapaces de magnetizarse permanentemente Un material paramagnético es atraído por un imán pero es incapaz de atraer a otro material paramagnético. Los momentos magnéticos (espínes u orbitales) se alinéan paralelamente al campo magnético Si no existe campo magnético externo, los momentos magnéticos están orientados al azar Presentan una permeabilidad magnética > 1 Presentan una susceptibilidad magnética positiva y muy pequeña Ejemplos de Materiales Paramagnéticos: Aire Aluminio Paladio Magnesio
El ferromagnetismo es muy importante en la industria y la tecnología moderna. Los materiales ferromagnéticos se pueden dividir en materiales magnéticamente “blandos” como el hierro recocido, que pueden magnetizarse pero no tienden a permanecer magnetizados, y materiales magnéticamente “duros”, que sí lo hacen. Los imanes permanentes están hechos de materiales ferromagnéticos “duros” como el álnico y la ferrita que se someten a un procesamiento especial en un fuerte campo magnético durante la fabricación para alinear su estructura microcristalina interna. Propiedades y Características de los materiales ferromagnéticos Cuando se aplica una fuerza magnética exterior las moléculas se alinean en el sentido de la fuerza exterior. Así los campos magnéticos se unen (suman) y estos materiales se comportan como imanes (están imantados). Algunos de estos materiales se mantienen imantados por poco, mucho tiempo o permanentemente. Esta capacidad de mantenerse imantado, se llama retentividad. Un imán permanente está hecho de un material con alta retentividad. Otra característica de un imán permanente es su capacidad de mantener su imantación aun en presencia de un campo magnético exterior. Lo opuesto a la imantación se llama resistencia magnética. Lo opuesto a la resistencia magnética se llama permeabilidad (facilidad con que un material es imantado). La dependencia del campo magnético (B) de la estructura molecular del material en que reside, lleva a definir la intensidad de campo magnético (H) producida por un campo exterior, como si fuera aplicada en el vacío. La relación entre B y H está dada por la permeabilidad del material al cual se aplica el campo magnético: B = uH. Para la mayoría de los materiales u es constante, pero esta característica no es cierta para los materiales ferromagnéticos.
Composición de los materiales ferromagnéticos Los materiales ferromagnéticos están compuestos de moléculas y cada una de estas moléculas se comportan como un imán pequeño. En los siguiente diagramas podemos ver un material que no está bajo la influencia de un campo magnético (no está imantado) y otro que si está bajo la influencia de un campo magnético. (está imantado) Estos materiales consisten de moléculas que son como imanes pequeños, tienen polos norte y sur e inducen un campo magnético. Originalmente estas moléculas tiene una orientación aleatoria. Esto causa que sus campos se cancelen entre si y parecen no tener propiedades magnéticas. Material no magnetizado (no imantado)
Para esta aplicación son necesarios materiales magnéticos blandos es decir de bajo campo coercitivo, entre 10-4 y 10-7 T. Explicado de manera más clara, un material magnético blando es aquel que posee una gran facilidad para imanar y de simnanar, pero que reciba este nombre no tiene nada que ver con la dureza física del material. Este tipo de material tiene un ciclo de histéresis estrecho, determinado por pequeñas fuerzas coercitivas y una permeabilidad inicial alta. La aleación ferromagnética más utilizada para el diseño de núcleos de transformadores es la aleación hierro-silicio, esta aleación es la producida en mayor cantidad y esta compuesta por hierro esencialmente puro con 1-6% de silicio, dependiendo este porcentaje. Dando a esta aleación un tratamiento térmico adecuado, se obtiene un material que comparado con el hierro, tiene mejores propiedades magnéticas para campos magnéticos débiles, una resistividad mayor y sufren perdidas totales menores en el núcleo. Esta aleación se lamina en chapas y flejes, principalmente de espesores comprendidos entre 0,35 y 0,635 mmrecocidos; en el lenguaje corriente se le conoce con el nombre de acero al silicio o Chapa magnética. Las chapas de mejor calidad presentan mayor contenido en silicio, entre el 4 y el 5. El silicio eleva la dureza del material, por lo que su porcentaje se determina según el empleo al que se designa la chapa. Para maquinas rotatorias el limite superior es aproximadamente del 4%, teniendo en cuenta elpeligro de la fragilidad. También se prefieren chapas de menor contenido de silicio cuando las densidades de funcionamiento son elevadas o cuando se desea una elevada conductividad calorífica. Las
perdidas en el núcleo y el coeficiente de envejecimiento aumentan al disminuir el contenido de silicio. La fabricación de la chapa magnética ha llegado a estar normalizada en considerable extensión por lo que los datos magnéticos publicados por diversos fabricantes no se diferencian, calidad por calidad, excesivamente. El aislamiento interlaminar se consigue formando una capa de óxido natural sobre la superficie de la chapa magnética laminada plana o aplicando un revestimiento superficial. Evidentemente este tratamiento no reduce las corrientes parásitas en el interior de las chapas. Generalmente se consigue una mejora en la resistencia entre chapas recociendo la chapa bajo condiciones ligeramente oxidantes que aumentan el espesor del óxido superficial y cortando entonces las formas acabadas para los núcleos. Fuentes
