Fisica General Burbano

502 EL CAMPO MAGNÉTICO
XXI – 39. Susceptibilidad y permeabilidad magnéticas
SUSCEPTIBILIDADES
PARAMAGNÉTICAS
Cr Cl 2
1,36 × 10 –3
Titanio 7,02 × 10 –5
Aluminio 2,12 × 10 –5
Magnesio 1,22 × 10 –5
Sodio 7,12 × 10 –6
Platino 6,06 × 10 –7
Oxígeno (CN) 2,12 × 10 –6
Aire (CN) 4,06 × 10 –7
DIAMAGNÉTICAS
Bismuto –1,66 × 10 –5
Cobre –9,82 × 10 –6
Diamante –2,22 × 10 –5
Oro –3,62 × 10 –5
Mercurio –3,22 × 10 –5
Na Cl –1,42 × 10 –5
Nitrógeno (CN) –5,02 × 10 –9
Hidrógeno (CN) –2,12 × 10 –9
Hemos indicado en el párrafo anterior que junto con las dos ecuaciones fundamentales del
campo, para resolver los problemas magnéticos había que encontrar una relación experimental entre
B y H o lo que es lo mismo, en virtud de (24) entre M y uno de los vectores B o H. Estas relaciones
dependen de la naturaleza del material magnético.
Al someter a campos magnéticos las sustancias se observa que la imanación no es nula mientras
dura éste y si se anula el campo también lo hace la imanación M, esto es verdad salvo en los
materiales que presentan una magnetización permanente (los ferromagnéticos, de los que haremos
un estudio aparte). Es consecuencia de esto el pensar que M es una función del campo magnético
al cual se somete la sustancia. Es decir: los momentos magnéticos de la sustancia permanecen
orientados mientras un campo magnético los mantiene, pero si éste se anula vuelven a desordenarse
y la sustancia se «desmagnetiza»; según esto la relación funcional entre M y el campo deberá
ser del tipo:
M = c M
(H) H
(normalmente se considera esta relación y no la relación entre M y B). En efecto: si H = 0 ⇒
⇒ M = 0 y c M
es en general una función del propio campo, pero para la mayor parte de los materiales
c M
es una constante característica del material que se denomina SUSCEPTIBILIDAD MAGNÉTICA.
En las sustancias diamagnéticas c M
es negativa y su valor absoluto es próximo a cero, en las paramagnéticas
es positivo y también muy próximo a cero en valor. Para el vacío, naturalmente c 0
= 0
ya que sólo un material puede sufrir imanación. En la tabla adjunta se indican las susceptibilidades
de algunos materiales para poder tener una idea del orden de magnitud.
En algunas sustancias paramagnéticas la susceptibilidad depende «fuertemente» de la temperatura,
especialmente en aquellas en que sus moléculas son polares; esta dependencia viene expresada
por la LEY DE CURIE:
c
C
M =
T
donde T es la temperatura absoluta y C una constante característica de la sustancia [CONSTANTE DE
CURIE]. Si las moléculas del material paramagnético no son polares entonces c M
es prácticamente
independiente de la temperatura. Si sustituimos: M = c M
H en el valor de B despejado de (24)
nos queda: B = m 0
(1 + c M
) H.
La magnitud m 0
(1+ c M
) es también característica del material y se denomina PERMEABILIDAD
del medio:
y a:
m = m ( + c )
0 1
m′ = 1 + c =
es a lo que llamamos PERMEABILIDAD RELATIVA del medio (relativa al vacío) o coeficiente magnético
del medio. Como es natural, para el vacío m = m 0
con lo que c 0
= 0 como habíamos dicho anteriormente.
De todo lo antes dicho podemos escribir la relación entre B y H de la forma:
B = m H = m m′
H
XXI – 40. Sustancias ferromagnéticas. Histéresis magnética
Hemos dejado aparte deliberadamente el estudio del ferromagnetismo ya que el comportamiento
de los materiales ferromagnéticos (hierro, cobalto, níquel, aleaciones determinadas de
componentes no ferromagnéticos y ciertos materiales que a bajas temperaturas se comportan
como tales) es muy singular. Hacemos del ferromagnetismo un estudio particular debido a la gran
aplicación práctica que poseen las sustancias ferromagnéticas.
A diferencia de las sustancias para y diamagnéticas cuya imanación satisface una sencilla relación
con el campo magnético (M = c M
H) en las sustancias ferromagnéticas no ocurre lo mismo. La
relación funcional entre M y H tiene que ser extraordinariamente más compleja, puesto que su
susceptibilidad no solamente depende de la sustancia, de su temperatura y del propio campo, sino
que además depende de la «historia» de la muestra del material que estamos tratando, esto es, del
hecho de haber estado la muestra anteriormente sometida a un campo y de la manera que estuvo.
En resumidas cuentas: la susceptibilidad de estas sustancias es una función del campo magnético
tan compleja que no merece la pena averiguar una relación matemática que ligue tales cantidades.
Se recurre al uso de tablas y gráficas en las que se relaciona B con H, B con M o con m en función
de H, obtenidas experimentalmente y en ellas encontramos toda la información que nos interesa
para el estudio de la sustancia ferromagnética en cuestión.
M
0
M
m
m
0
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