Ferromagnetismo

Material Temp. Curie
(K)
Fe 1043
Co 1388
Ni 627
Gd 292
Dy 88
MnAs 318
MnBi 630
MnSb 587
CrO2 386
MnOFe2O3 573
Fe3O4 858
NiO2Fe3 858
CuOFe2O3 728
MgO2Fe3 713
EuO 69
Y3Fe5O12 560

El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferromagnética es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.

Los ferromagnetos están divididos en dominios magnéticos, separados por superficies conocidas como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnéticos están alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energía potencial, pero la formación de dominios está compensada por la ganancia en entropía.

Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados con el mismo sentido y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño. Este aumento de tamaño se explica por las características de las paredes de Bloch, que avanzan en dirección a los dominios cuya dirección de los dipolos no coincide; dando lugar a un monodominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece durante cierto tiempo.

Dominios.png

Materiales ferromagnéticos

Hay una serie de materiales cristalinos que presentan ferromagnetismo. La tabla de la derecha muestra una selección representativa de ellos, junto con sus temperaturas de Curie, la temperatura por encima del cual dejan de exhibir la magnetización espontánea.

El ferromagnetismo no es una propiedad que depende sólo de la composición química de un material, sino que también depende de su estructura cristalina y la organización microscópica. El acero eléctrico, por ejemplo, es un material producido a escala industrial cuyas propiedades ferromagnéticas han sido optimizadas para hacer uso de ellas en aplicaciones donde se requiere el establecimiento de campos magnéticos de manera eficiente. Sin embargo hay aleaciones ferromagnéticas de metal, cuyos componentes no son ferromagnéticos, llamadas aleaciones Heusler. Por el contrario existen aleaciones no magnéticas, como los tipos de acero inoxidable, compuesta casi exclusivamente de metales ferromagnéticos.

Su propiedad más común es la histéresis como solución al campo magnético. La histéresis es un material que conserva una de sus propiedades en ausencia del estímulo que la generó. Cuando un material ferromagnético actúa en un campo magnético y finaliza la aplicación, el material no anula por completo el magnetismo, contiene cierto magnetismo residual.

Propiedades de materiales ferromagnéticos

  • Inducción magnética alta al utilizar un campo magnético
  • Concentra líneas de campo magnético facilmente y acumula la densidad de flujo magnético elevando
  • Delimitan y dirigen campos magnéticos en trayectorias definidas
  • Ayuda a máquinas para que tengan una estabilidad de volumen razonable y menos costosas.

Características

  • Imantarse rápidamente de los otros materiales (permeabilidad relativa)
  • Inducción magnética intrínseca máxima elevada
  • Relación no lineal entre módulos de inducción magnética y campo magnético
  • Variación de flujo debido al aumento del campo magnético, inducción magnética y la permeabilidad como funciones de campo magnético no son uniformes
  • Imantación mientras se suprime el campo magnético
  • Se opone a inversiones de sentido una vez imantados.
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