Fisica General Burbano

498 EL CAMPO MAGNÉTICO
Para aclarar lo dicho razonemos sobre un «modelo» sencillo. Supongamos que una carga q
describe una trayectoria circular de radio R con velocidad angular w (Fig. XXI-58). Comprobemos
que el movimiento de tal carga equivale a una espira circular de radio R por la cual circularía una
intensidad de corriente I cuyo valor es:
qL
I =
2
2
p R M
M = masa de la partícula de carga q, L = momento angular orbital de la partícula. En efecto: si la
trayectoria es la de la figura y la velocidad angular es w, la frecuencia será: n = w/2p, y por el
punto P pasa la partícula n veces en un segundo, luego, en un segundo por el punto P pasa una
carga qn, por tanto, en un intervalo de tiempo dt la carga dq que pasará por P será: dq = nq dt,
luego la intensidad de la corriente a que da lugar (equivale) el movimiento de esa partícula cargada
será:
dq w
I = = n q=
q
dt 2 p
Fig. XXI-58.– Trayectoria seguida
por una carga q con velocidad angular
→ w .
Fig. XXI-59.– Sustancias en las que
los momentos magnéticos de sus átomos
o moléculas tienen un determinado
valor.
Fig. XXI-60.– Orientación total de
los momentos magnéticos de los átomos
o moléculas.
Por otra parte, el momento angular de la partícula es: L = L w, (L = momento de inercia respecto
al centro = MR 2 ), entonces:
1
I = q L =
q L
c.q.d.
2
2 p L 2 p MR
El «circuito» obtenido tendrá un momento magnético (ver párrafo XXI-7) cuyo valor será:
m = I p R 2 , es decir: m = qL/2 M. Como m es un vector perpendicular al plano del circuito y el
momento angular L también, se verifica que:
m= 1 2
Este resultado obtenido con un «modelo» muy sencillo, se demuestra que tiene una validez
mucho más general, de forma que si consideramos una partícula cargada con un momento angular
J cuyo valor según vimos en mecánica es: J = L + S, a tal momento cinético le está asociado
un momento magnético cuyo valor es:
m= 1 2
Existen sustancias en que los momentos magnéticos de sus átomos o moléculas son nulos, en
otras tiene un valor determinado. Si en las segundas los momentos magnéticos atómicos o moleculares
están orientados al azar su resultante es nula en todo el volumen del material (Fig. XXI-
59a). Si a los materiales de este tipo se les somete a un campo magnético externo, los momentos
magnéticos «tienden» a orientarse en la dirección del campo Fig. XXI-59b), de manera que dan resultante
no nula en la dirección del campo.
Teniendo en cuenta que a cada momento magnético le corresponde un «pequeño circuito» que
podemos suponer circular o elíptico, podemos representar una sección transversal del cilindro anterior
en el supuesto que la orientación fuera total, de la forma indicada en la (Fig. XXI-60).
Las corrientes moleculares están orientadas de tal forma que cada circuito elemental está junto
a otro (Fig. XXI-61a) con lo que las influencias de sus corrientes se cancelan entre sí, excepto las
de la periferia del material. El conjunto es equivalente (Fig. XXI-61b) a un circuito que se extiende
por el perímetro de la sección y recorrido por una corriente I, del mismo sentido que la del solenoide
que crea el campo exterior. Esta corriente creará un campo que se sumará al del solenoide.
QUEDA DE ESTA FORMA EXPLICADO CUALITATIVAMENTE EL PARAMAGNETISMO.
Obsérvese que la alineación de los momentos magnéticos nunca es total, ya que la agitación
térmica de las moléculas tiende a desordenarlas, por ello cuanto más baja sea la temperatura menor
es la agitación térmica y por lo tanto más perfecta es la orientación de los momentos magnéticos,
haciéndose más intensos los efectos paramagnéticos.
LOS EFECTOS DIAMAGNÉTICOS SE EXPLICAN CUALITATIVAMENTE DE LA SIGUIENTE FORMA:
Nos basamos, igual que antes, en el giro de los electrones en torno al núcleo equivaliendo a
verdaderas corrientes circulares o elípticas que engendran campos magnéticos. El distinto sentido
de giro de los electrones puede provocar una compensación de los campos magnéticos creados y
el átomo es, en sí, magnéticamente neutro. Al situarlo en un campo magnético las corrientes
electrónicas obedecen a la ley de Lenz (ver en el capítulo siguiente: «corrientes inducidas»), oponiéndose
al aumento de flujo, es decir, aumentando o disminuyendo su velocidad para crear un
campo de sentido contrario al inductor y que se resta de él. Por esta razón el campo en el interior
de los cuerpos diamagnéticos es menor que el campo que provoca la imanación. (Aunque los
campos magnéticos de las corrientes electrónicas no estén compensados este efecto diamagnético
q
M
q
M
L
J
MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR