ELECTROMAGNETISMO

ELECTROMAGNETISMOUnidad VI

ndice Introduccin.2Magnetizacin.3Intensidad magntica.4Constantes magnticas.6Clasificacin magntica de los materiales...8Circuitos magnticos..9Conclusin..12Bibliografas...12

IntroduccinEl magnetismo es una propiedad de todos los asuntos como todas las sustancias muestran algn nivel de reaccin bajo campo magntico. Se tiene experiencia en diferentes formas y grados en cuestin. Materia est constituida de tomos, que consisten en electrones negativos y positivos ncleos. Los electrones se encuentran en la cscara de los tomos y caractersticas qumicas de un tomo son muy confiables a los electrones en la cscara ms externa. Las propiedades magnticas de la materia proceden de dos fuentes. Una pequea circulacin actual que produce el campo magntico procede de los electrones en el movimiento orbital sobre el ncleo. El spin intrnseco de los electrones es el resultado del momento angular sobre el ncleo y que el magnetismo agrega el momento magntico intrnseco y momento angular intrnseco. Donde no existe campo magntico o un campo magntico aplicado los momentos magnticos orbitales e intrnsecos de varios electrones son aleatorios dentro de la materia. El campo magntico en esta etapa se promedi en cero como es ampliamente suficiente para ser percibido o examinada por el ojo desnudo que no hay ninguna indicacin de magnetismo. El momento magntico se define como la medida estndar de comparacin del magnetismo de una partcula. Todos los micro componentes estructurales de un asunto, es de electrones, protones y neutrones son los portadores fundamentales de momento magntico y la mezcla de estos sera las fuentes bsicas de magnetismo. Por lo tanto propiedades magnticas son inherentes a todas las cuestiones. Es decir, todos los asuntos son imanes. Mayora de los asuntos es slo muy ligeramente magntica en medio de un campo magntico. El campo magntico externo influye en el movimiento orbital y se observan corrientes spin dejando dos efectos bsicos del campo Paramagntico momento es creada por el campo externo si hay momento magntico de cero en el tomo que es un momento positivo paralelo al campo (hay un orbital magntico momento y giro momento magntico). Diamagntica momento se crea debido al efecto diamagntico. Con respecto a Lenz Law, una corriente inducida que se configura por el campo magntico con la direccin del campo magntico frente al campo inicial. La particularidad del efecto diamagntico en casi todos los materiales, por lo tanto todo lo exhibe diamagnetismo. Los diferentes tipos de propiedades magnticas expuestos en varios materiales individuales dieron la forma de clasificacin de las sustancias segn sus reacciones en campos magnticos aplicados y el nivel de susceptibilidad magntica de estas sustancias.

MAGNETIZACIN Magnetizacin es tambin conocido como polarizacin magntica que es un campo vectorial y se denota como M. De los ingenieros y fsicos percibirla como la cantidad de momento magntico por unidad de volumen. Muestra la densidad de momentos de dipolo magntico permanente o inducidos en sustancias magnticas. Momentos magnticos susceptibles de magnetizacin pueden provenir de cualquiera de las dos corrientes elctricas microscpicas sacadas de movimiento de electrones en tomos, o ncleos o spin intrnseco de los electrones. Momento magntico tambin es distorsionada por parmetros tales como temperatura y aplica el campo magntico. Las sustancias ferromagnticas son la nica clase de materiales magnticos capaces de alcanzar la magnetizacin neta debido a la respuesta material a campo magntico externo, combinada con la posible inherente de momentos de dipolo magnticos desequilibradas al azar por el propio material. Magnetizacin vara entre puntos ya que no es homogneo a lo largo de un material. Puede ser utilizado para calcular que las fuerzas resultaron de sus interacciones. Magnetizacin en la termodinmica clsica, campo de Maxwell ecuaciones de subsidiario magntico est bien definida por magnetizacin mediante la siguiente ecuacin B = (H + M) oDonde B magntico de densidad de flujo H fuerza de campo magntico M magnetizacin o constante de permeabilidad del vaco. Esto es conveniente para diversos clculos. Hay una relacin lineal entre la magnetizacin y el campo magntico, como se muestra M = mH donde m susceptibilidad magntica de volumen. Magnetizacin en campo dielctrico Magnetizacin tambin puede ser presentada como por M = B donde - Magnetizability. El efecto de magnetizacin es resultados a densidades de corriente en el material y la superficie enlazada actual.

Desmagnetizacin Este es el proceso de reduccin o eliminacin de campo magntico de un material magntico. Esto puede lograrse mediante la implementacin de varias tcnicas de desmagnetizacin. Una forma de desmagnetizacin es calentar un objeto por encima de su temperatura de Curie como calentamiento por encima de esta temperatura para cualquier material magntico elimina la magnetivity. Otra forma es por golpear a que un material magntico por un hummer en el polo norte del imn no concuerda al norte buscando la direccin de la tierra. Tambin puede ser hecho aleatorizar los dominios magnticos sacando el imn y en una bobina de AC que la corriente pasa a travs de l. Tanto como la desmagnetizacin destruye el campo magntico de un material que puede ser utilizado para eliminar no deseado del campo magntico en campos electrnicos como el telfono mvil, en el mecanizado es muy vitales que aferrarse de cortes a un componente de reduccin y tambin reducir desgaste o faya.

INTENSIDAD MAGNTICA Intensidad magntica es un fenmeno que normalmente se expresa en trminos de magnetizacin y el campo magntico. Magnetizacin puede ser fuerte o dbil, dependiendo de cmo la magnetizacin tuvo lugar o el material que adquiere propiedades magnticas. Fuerza del campo magntico puede ser dbil o fuerte dependiendo de la magnitud de la poseen material de magnetismo. Todos estos influyen directamente en el valor de la intensidad del imn. Un material que no es magnetizado tiene su dominio dispuesta al azar. Con una introduccin de un campo magntico a travs del cuerpo, el dominio tiende a alinear a una direccin especfica y por lo tanto un material puede decirse que han adquirido algunas propiedades magnticas. En un momento dado, un campo magntico pueden clasificarse por su magnitud y la direccin. All por ser una cantidad vectorial. Campo magntico que existe en un espacio vaco se denota por la letra B y sus unidades de medida es el tesla. Las corriente amperianas crean su propio campo magntico Bm que segn el material se aade o sustrae al campo magntico exterior Bex, por lo que si se quiere determinar el campo magntico en un punto interior del material magnetizado, ya no ser Bex, sino

Con objeto de diferenciar la accin de Bex debido a la corriente libre del Bm debido a la corriente amperiana (esta distincin entre corriente libre y corriente amperiana es anloga a la que existe entre carga libre y carga congelada en los dielctricos) se define un nuevo vector H, denominado intensidad magntica o excitacin magntica, como

las dimensiones de H son amperios/metro. Las fuentes de H son nicamente las corrientes libres, no las de magnetizacin. En estos casos H obedece la ley de Ampre y la de Biot-Savart, en las formas

En las sustancias paramagnticas y diamagnticas los vectores M y H estn relacionados mediante M = H m c (relacin lineal)

en donde c m es la susceptibilidad magntica de la sustancia y es un nmero independiente de las unidades de M y H.

En los diamagnticos c m es independiente de la temperatura, pero en los paramagnticos c m disminuye al aumentar la temperatura.

Sustituyendo la relacin entre M y H en la expresin del campo magntico total, tenemos

se denomina permeabilidad del medio.

En las sustancias paramagnticas U ligeramente mayor queUo y en las sustancias diamagnticas U ligeramente menor que Uo.

En las sustancias ferromagnticas no existe linealidad entre M y H, debido al estado previo de magnetizacin de la sustancia. En estos casos, B y M son funciones multiformes de H. No obstante en estos materiales Ues millares de veces mayor que Uo.

CONSTANTES MAGNTICAS

El estado magntico de una sustancia se describe por medio de una cantidad denominada el vector de magnetizacin, M. La magnitud del vector de magnetizacin es igual al momento magntico por unidad de volumen de la sustancia. El campo magntico total en una sustancia depende tanto del campo magntico externo aplicado como de la magnetizacin de la sustancia.

Considere una regin donde existe un campo magntico Bo producido por un conductor por el que circula corriente. Si llenamos esa regin con una sustancia magntica, el campo magntico total B en esa regin es B =Bo + Bm, donde Bm, es el campo producido por la sustancia magntica. Esta contribucin puede expresarse en trminos del vector magnetizacin como Bm = oM: por lo tanto, el campo magntico total en la regin se convierte en:B = Bo + oMConviene introducir una cantidad de campo H, llamada intensidad de campo magntico, Esta cantidad vectorial se define por medio de la relacin:H = B/o-M, o bien despejando a B tenemos:B = o (H + M).

En unidades del Sistema Internacional, las dimensiones de H como de M son amperes por metro (A/m).

En una gran clase de sustancias, especficamente paramagnticas y diamagnticas, el vector de magnetizacin M es proporcional a la intensidad de campo magntico H. Para estas sustancias, podemos escribir:M = H.Donde (la letra griega chi) es un factor adimensional llamado susceptibilidad magntica. Sila sustancia es paramagntica, , es positiva, en cuyo caso M, est en la misma direccin que H. Si la sustancia es diamagntica, , es negativa, y M es opuesto a H.

Es importante advertir que esta relacin lineal entre M y H no se aplica a sustancias ferromagnticas como el Hierro, nquel, cobalto, gadolinio y disprosio entre otros. Las susceptibilidades magnticas de algunas sustancias, se muestran en la tabla siguiente:

Susceptibilidades magnticas de alguna sustancia paramagntica y diamagntica a 25 CSustancia paramagntica Sustancia diamagntica

Aluminio 2.3x 10-15Calcio 1.9 x 10-5Cromo 2.7 x 10-4Litio 2.1 x 10-5Magnesio 1.2 x 10-5Platino 2.9 x 10-4Tungsteno 6.8 x 10-5 Bismuto -1.66 x 10-5Cobre -9.8 x 10-6Diamante -2.2 x 10-5Oro -3.6 x 10-5Plomo -1.7 x 10-5Mercurio -2.9 x 10-5Plata -2.6 x 10-5Silicio -4.2 x 10-6

La sustitucin de M, en la ecuacin del campo magntico B, da como resultado la siguiente ecuacin:B = o (H + M) = o (H+ H) = o (1 + )H.B = m H.

Donde m recibe el nombre de permeabilidad magntica de la sustancia y tiene el valor de: m = o (1 + ).Las sustancias tambin pueden clasificarse en trminos de cmo se compara su permeabilidad magntica m con o (la permeabilidad del espacio libre, del vaco o aire), de la siguiente manera:

Paramagntica m>o

Diamagntica m>>o

Puesto que , es muy pequea para sustancias paramagnticas y diamagnticas, m, es casi igual que o, en estos casos, Para sustancias ferromagnticas, sin embargo, m,es por lo comn varios cientos de veces ms grande que o. Aunque la ecuacin: B = m H, brinda una relacin simple entre B y H, debe interpretarse con cuidado cuando se trabaja con sustancias ferromagnticas. Esto se debe a que el valor de m, no es caracterstico de la sustancia, sino que ms bien depende del estado y tratamientos previos de la muestra.

CLASIFICACION MAGNETICA DE LOS MATERIALES

De forma general, suele clasificarse a los materiales magnticos en dos grandes grupos: materiales magnticos blandos y materiales magnticos duros. MATERIALES MAGNTICOS BLANDOS

Unmaterialmagntico blandoes aquel que una vez magnetizado hasta la saturacin Bs, si se elimina el campo aplicado Hse desmagnetiza con facilidad, es decir, presenta de forma espontnea un valor Brbajo, que desaparece completamente con valores de H de signo contrario tambin bajos. Como consecuencia, presentan curvas de histresis magnticas muy estrechas, con bajas prdidas de energa por ciclo.

Un material magntico blando es por tanto aquel cuya imantacin y desimantacin resulta fcil, es decir, aquellos en los queel movimiento de las paredes de los dominios y su rotacin resulta fcil.

Estas caractersticas de fcil imantacin y desimantacin permiten su utilizacin para construir circuitos magnticos en aplicaciones con corriente alterna: transformadores, generadores, motores, etc. y tambin en otras aplicaciones donde el material debe desmagnetizarse con facilidad, como rels, electroimanes, accionamiento de servo vlvulas, etc.

MATERIALES MAGNTICOS DUROS

Una definicin simple de material magntico duro es aquel, queuna vez magnetizado, se comporta como un imn permanente. Es decir, presenta un alto valor de Bry resulta difcil de desimantar an en presencia de campos H de sentido contrario grandes, lo que significa que tambin deben presentar una alta fuerza coercitiva Hc. Este comportamiento se debe a que una vez orientados los dominios tienen grandes dificultades para volver al estado original, con direcciones de sus momentos magnticos al azar.Un imn permanente proporciona un campo magntico al exterior, al igual que una bobina por la que circula corriente. Gracias a ello, se emplean en la construccin de motores elctricos y generadores de corriente continua. Las aplicaciones electrnicas incluyen imanes para auriculares, altavoces, timbres de telfonos, etc.

CIRCUITOS MAGNETICOS

Se denominacircuito magnticoa un dispositivo en el cual laslneas de fuerzadelcampo magnticose hallan canalizadas trazando un camino cerrado. Para su fabricacin se utilizan materialesferromagnticos, pues stos tienen unapermeabilidad magnticamucho ms alta que el aire o el espacio vaco y por tanto el campo magntico tiende a confinarse dentro del material, llamadoncleo. El llamadoacero elctricoes un material cuya permeabilidad magntica es excepcionalmente alta y por tanto apropiada para la fabricacin de ncleos.Un circuito magntico sencillo es un anillo otorohecho de material ferromagntico envuelto por un arrollamientopor el cual circula unacorriente elctrica. Esta ltima crea unflujo magnticoen el anillo cuyo valor viene dado por:

Dondees elflujo magntico,es lafuerza magnetomotriz, definida como el producto del nmero de espirasNpor la corriente I () yes lareluctancia, la cual se puede calcular por:

Dondees lalongituddel circuito, medida enmetros,representa lapermeabilidad magnticadel material, medida en H/m (henrio/metro)yel reade la seccin del circuito (seccin del ncleo magntico, perpendicular al flujo), enmetros cuadrados.Los circuitos magnticos son importantes enelectrotecnia, pues son la base terica para la construccin detransformadores,motores elctricos, muchos interruptores automticos, rels, etc.

Clase de los circuitos magnticos Homogneos:una sola sustancia, seccin uniforme y sometido a igual induccin en todo su recorrido. Heterogneos:varias sustancias, distintas secciones o inducciones, o coincidencia de estas condiciones.

Analogas con los circuitos elctricos Las leyes de los circuitos magnticos son formalmente similares a las de los circuitos elctricos, aunque al contrario que en este ltimo, no hay nada material que circule. Esta analoga entre circuitos elctricos y circuitos magnticos se puede explotar para encontrar soluciones simples para flujos en circuitos magnticos de considerable complejidad.1En la siguiente tabla se describen las variables que se comportan de manera anloga en los circuitos magnticos y elctricos:

Circuito magnticoCircuito elctrico

Fuerza magnetomotrizDiferencia de potencial (Tensin elctrica o Voltaje)

Flujo magnticoCorriente

ReluctanciaResistencia

Densidad de flujoDensidad de corriente

PermeabilidadConductividad

Excitacin magnticaCampo elctrico

Sistema emprico (utilizando tablas)Conocida la induccin, B, calcular la intensidad de campo H, mediante tablas y viceversa.

Siendolas intensidades de campo parciales ylas longitudes del circuito parciales.Proceso: Determinar la induccin para cada una de las partes. Conocida l y S, determinar los amperivueltas con ayuda de una tabla. Calcular los amperivueltas parciales para cada tramo. Calcular los amperivueltas totales sumando los parciales obtenidos.

Sistema tericoConocido el flujo, calcular la fuerza magnetomotriz () y viceversa.

Se parte del supuesto de que un mismo material tiene un coeficiente de permeabilidad relativo constante

Tambin se considera un circuito magntico como heterogneo cuando en el mismo exista entrehierro; en este caso el coeficiente de permeabilidad relativo del aire es 1.

ConclusinLa principal herramienta para caracterizar los materiales magnticos es el grafico B - H, que representa la variacin de la induccin (B) con la intensidad de campo magntico (H). El diamagnetismo y paramagnetismo presentan curvas B-H lineales, con pequeas pendientes. Un grfico B - H altamente no lineal, llamado ciclo de histresis, es caracterstico del ferromagnetismo. Como su nombre indica, el ferromagnetismo est asociado con diversas aleaciones frreas (que contienen hierro). Sin embargo, varios metales de transicin comparten este comportamiento. Esto se debe a su similar estructura electrnica. Los metales de transicin tienen orbtales internos sin llenar, permitiendo que spines de electrones desapareados intervengan en uno o msmagnetones de Bohr al momento magntico neto del tomo.El ferromagnetismo es un fenmeno muy relacionado con el ferromagnetismo. Se presenta en compuestos cermicos magnticos. En estos sistemas, los iones de metal de transicin generan momentos magnticos, como lo hacen los tomos del metal de transicin en el ferromagnetismo. La diferencia est en que los momentos magnticos de ciertos cationes se cancelan por el emparejamiento de spines anti paralelos. La induccin de saturacin neta disminuye por tanto si es comparada con la de los metales ferromagnticos. Los cermicos magnticos, como los metales ferromagnticos, pueden ser magnticamente duros o blandos.Actualmente existe un sustancial inters en los materiales magnticos cermicos superconductores ya que proporcionan mayores temperaturas de operacin y por lo tanto, mayor potencial de aplicacin, especialmente en el rea de los dispositivos de pelcula delgada para computadoras compactas y detectores ultrasensibles de campo magntico, adems del desarrollo de cable para solenoides.

Bibliografas

1.- Introduccin a la ciencia de materiales para ingenieros. Shackelford, J. Quemes, A.IV Edicin, Prentice Hall 1998.Captulo 13, pg. 496- 520.

2. - Standard Handbook for electrical engineers. Fink, D. Carroll, J.X Edicin, Mc Graw Hill Book Company. 1968.Captulo 4, pg. 241- 293.

http://html.rincondelvago.com/propiedades-magneticas-de-los-materiales_1.htmlhttp://www.inf-cr.uclm.es/www/dptofisica/Tema10.pdfhttp://www.mitecnologico.com/electrica/Main/Electromagnetismo

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