1. APLICACIÓ APLICACIÓN N DE LOS MAT MATERIAL ERIALES ES FERROM FERROMAGNETI AGNETICOS COS Los materiales ferro magnéticos exhiben un fenómeno de ordenamiento de largo alcance a nive nivell atóm atómic ico, o, que hace hace que que los los espi espine ness de los los elec electr trone oness no apar aparea eado doss se alin alinee een n paralelamente entre sí, en una región del material llamada dominio. El campo magnético dentro del dominio es intenso, pero en una muestra global el material generalmente no estará magnetizado, debido a que los muchos dominios que lo componen estarán orientados entre ellos de forma aleatoria. El ferromagnetismo se manifiesta en el hecho de que un pequeo campo magnético impuesto externamente por e!emplo por un solenoide, puede originar que los dominios magnéticos se alineen entre sí " entonces se dice que el material está magnetizado. Luego, el campo magnético generado, se puede aumentar por un gran factor factor que normal normalmen mente te se expresa expresa como como la permea permeabil bilida idad d relati relativa va del materi material. al. #a" muchas aplicaciones prácticas de materiales ferro magnético, tales como$
1.1 ELECTROIMÁN Los electroimanes tienen normalmente la forma de solenoides con n%cleos dehierro. Las propiedades ferro magnéticas del n%cleo de hierro, hace que los dominios magnéticos internos del hierro, se alineen con los camposmagnéticos mas pequeos producidos por la corriente corriente en el solenoide solenoide.. El efecto es la multiplicación multiplicación del campo magnético magnético por factores factores de decenas e incluso miles de veces. La fórmula para el campo magnético del solenoide es " & es la permeabilidad relativa del hierro, que muestra el efecto amplificador del n%cleo de hierro.
1.2 GRABACION DE CINTA CINTA MAGNETICA 'uando en un grabador de cinta, la cinta magnetizada pasa por deba!o de la cabeza de reproducción, el material ferromagnético del cabezal de la cinta es magnetizado " ese campo magnético penetra en una bobina de hilo eléctrico que está enrrollada sobre el material magnético. 'ualquier cambio en el campo magnético induce un volta!e en la
bobina, de acuerdo con la le" de (arada". Este volta!e inducido forma una imagen eléctrica de la seal que está grabada en la cinta.
1.3 TRANSFORMADORES: )n transformador hace uso de la le" de (arada" " las propiedades ferro magnéticas de un n%cleo de hierro para subir o ba!ar eficientemente los volta!es de corriente alterna *+'. -or supuesto que no puede incrementar la potencia, de modo que si se eleva el volta!e, la corriente es disminuida proporcionalmente " viceversa.
1.4 EN MEDICINA: . /anomagnetismo . 0esonancia magnética nuclear +lmacenamiento de información . 1rabación magnética.
2. 1rabación optomagnética. 3. 4ecnología de las burbu!as magnéticas
1.5 NANOMAGNETISMO EN BIOMEDICINA 5enta!as$ Las nano partículas tienen un tamao similar al de células, genes, virus o cadenas de +6/. . -ueden via!ar a través del sistema circulatorio. 2. Las fuerzas magnéticas no necesitan contacto.
1.6 NANOMAGNETISMO EN BIOMEDICINA 4ratamientos de hipertermia. . Las células humanas mueren al alcanzar los 789', mientras que las cancerígenas a los 779'. 2. /ano partículas magnéticas adheridas de forma selectiva 3. 1racias al fenómeno de histéresis se calientan al aplicar campos magnéticos alternos.
1.7 RESONANCIA MAGNETICA NUCLEAR :i un n%cleo atómico, que posee espín, se coloca en un campo magnético fuerte, se producen transiciones entre los niveles energéticos El sistema tiende a regresar a estados de energía por radiación o procesos de rela!ación no radiactivos 'uando esto sucede, la fuerza electromotriz inducida produce una seal que es detectada " amplificada +l transformar esta seal al espacio real se obtienen imágenes para estudiar la fisiología " propiedades funcionales del cuerpo. La de una rebanada de abdomen. 6iferencias de brillo indican diferente entorno, por e!emplo, 6istinguen grasa de m%sculo.
1.8 GRABACION OPTOMAGNETICA
-ara grabar$ un ra"o de luz laser incide sobre una película magnética calentando una región " alinea su momento magnético con un campo magnético aplicado. -ara leer$ hacemos pasar luz de menor intensidad, su plano de polarización gira debido al efecto (arada". La dirección de rotación depende de la dirección de magnetización del material. 'on un polarizador, podemos transformar rotaciones, en direcciones distintas, en diferencias de intensidad
1.9 TECNOLOGIA DE LAS BURBUAS MAGNETICAS
Las memorias de burbu!as magnéticas pueden representarse como pequeos dominios móviles cu"a polaridad es contraria a la de sus alrededores :on micro estructuras de aleación níquel;hierro producidas sobre películas de granate$ En presencia de un campo magnético rotante, estas estructuras prefabricadas de una aleación níquel;hierro, hacen que se muevan las burbu!as magnéticas. La presencia o no de burbu!a se interpreta como un código binario
2.CUR!A DE "ISTERESIS 'uando un material ferromagnético es sometido a los efectos de un campo magnético externo, como puede ser el inducido por una bobina, este presenta una magnetización que se mantiene mientras duran dichos efectos. :in embargo, cuando el campo cesa, los materiales presentan a%n, en ma"or o menor medida, indicios de imanación. + este fenómeno se le denomina remanencia " es la capacidad que tienen los materiales ferromagnéticos de mantener los efectos de magnetización una vez ha finalizado la acción que los ha generado. La remanencia es favorable para la creación de imanes permanentes, sin embargo, para la fabricación de electroimanes " n%cleos de máquinas eléctricas puede ser mu" per!udicial produciendo pérdidas de energía por exceso de calor. -or este motivo es de gran importancia la selección adecuada del material en función de la aplicación en la que se va a utilizar. El estudio de la remanencia se realiza mediante el análisis de lo que ese denomina histéresis magnética. Este proceso consiste en conocer " representar gráficamente, mediante el denominado ciclo de histéresis, el comportamiento de un material ferromagnético que se encuentra sometido a la acción de un campo magnético en el que se van modificando progresivamente los valores de < " #.
+ continuación se explica en qué consiste el efecto de histéresis magnética en base al gráfico de la figura anterior. . -artiendo desde el punto =, los valores para < " # van aumentando progresivamente. +sí, si se van adquiriendo pares de valores para estas dos magnitudes, se observa cómo la curva de imanación progresa de la forma representada en la figura como *. 2. )na vez que se ha alcanzado el punto de saturación >, se disminu"en progresivamente los valores para < " # con la misma pauta utilizada para la curva *. En este caso se observa que cuando # es nuevamente =, el campo < no lo es, presentándose en este caso un valor <0 debido al correspondiente magnetismo remanente. En este caso no existe excitación ", sin embargo, se mantienen los efectos de magnetización en el material sometido al ensa"o. 3. +sí, si se continua asignado valores negativos a la intensidad de campo #, el campo es nulo cuando se llega al punto ?#c. Este valor es el correspondiente al denominado campo coercitivo *que es de sentido contrario o negativo " es el que se debe dar a # para conseguir que desaparezca por completo la remanencia del material. 7. :i se continua asignado valores negativos para < " #, se llega hasta el punto de saturación m que es de signo contrario al alcanzado en la primera parte del ciclo *>. 8. + partir de este punto, se disminu"e la asignación de valores para < " #, observándose que cuando la intensidad de campo # vuelve a tener valor cero, el campo < mantiene el valor ?<0, que es el magnetismo remanente de polaridad contraria al observado en el tramo 3 de la curva.
@. +sí, si se siguen asignado valores, positivos para # " negativos para <, se alcanza el punto #c correspondiente al campo coercitivo *en sentido contrario que se debe asignar para que el material pierda la remanencia. Los materiales ferromagnéticos pueden clasificarse como blandos o duros en función de si pierde o no su remanencia con facilidad. +sí, el material para fabricar un imán permanente debe ser de tipo duro, con un campo coercitivo grande para evitar que se sea desmagnetizado con facilidad. :in embargo, los materiales para la construcción de n%cleos en máquinas rotativas o transformadores deben ser de tipo blando, "a que su remanencia debe ser la menor posible.
En los materiales ferromagnéticos, " por tanto también en las máquinas eléctricas, deben tenerse en cuenta las pérdidas por histéresis que se manifiestan en forma de calor, " que son ma"ores cuanto más grande es el área que abarca la curva del ciclo de histéresis. 6e esta forma, se deduce que las máquinas eléctricas que generan campos mu" variables *como son las de corriente alterna, deben estar construidas con materiales blandos cu"o ciclo de histéresis sea lo más estrecho posible.
2.1 RESUMEN La forma del ciclo de histéresis es consecuencia del tipo de proceso de imanación que se está produciendo en el material. :i aplicamos una intensidad de campo magnético o excitación magnética # creciente a una muestra de material ferromagnético, " representamos la inducción < en función de #, obtenemos la llamada curva de imanación o magnetización del material. El valor de < que se produce en un material ferromagnético debido a una determinada excitación magnética # no es una función uniforme, #$%& '() *)+)%*) *), -/)0$,. :i introducimos una muestra de material ferromagnético en el interior de una bobina " hacemos variar # modificando la corriente que circula por la bobina, obtenemos la siguiente curva$
3.APLICACIONES INDUSTRIALES DEL PARAMAGNETISMO El hecho de que los materiales paramagnéticos se comporten en presencia de campos magnéticos de forma similar a la del vacío, limita mucho sus aplicaciones industriales. )na de las aplicaciones más importantes del paramagnetismo la encontramos en la 0esonancia -aramagnética Electrónica *0-E, de gran aplicación en distintos campos de la física " la química, e incluso la arqueología. La resonancia paramagnética electrónica es una técnica espectroscópica que permite detectar especies con electrones no apareados. Ello la ha convertido en la técnica preferida para el estudio de los iones metálicos " sus propiedades, así como para el estudio de las reacciones de radicales libres. +lgunas de las áreas donde se emplea esta técnica son$ fermentaciones, producción industrial de polímeros, desgaste de aceite de motor, producción de cerveza " la predicción del tiempo de vida de alimentos en el anaquel.
0esonancia paramagnética electrónica
4.APLICACIONES DE LOS ELEMENTOS DIAMAGNETICOS :u gama de aplicaciones es amplísima, pero abarca esencialmente tres tipos$ la generación de campos magnéticos intensos, la fabricación de cables de conducción de energía eléctrica " la electrónica. 6entro del primer tipo tenemos usos tan espectaculares como la fabricación de sistemas de transporte masivo levitados, esto es, trenes que flotan sobre sus rieles sin tener fricción con ellos, haciendo factible alcanzar las velocidades que desarrollan los aeroplanos. En el segundo está la posibilidad de transmitir energía eléctrica desde los centros de producción, como presas o reactores nucleares, hasta los centros de consumo, sin pérdidas de ning%n tipo en el tra"ecto. -ara el tercer tipo podemos mencionar la posibilidad de fabricar supercomputadoras extremadamente veloces.
:istema de transporte levitado
