UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO Facultad de Ingeniería División de Ciencias Básicas Laboratorio de Química (421! Profesor(a): Profesor(a): Rodriguez Mandujano Cynthia Soa
"ractica #o 4
PROPIEDADES MAGNETICAS $ru%o& 2 Brigada& 2
Cd. Universitaria a 3 de Marzo de !"#
O$%etivos& 1')%render a usar en teslámetro %ara la medición de la intensidad de un cam%o magn*tico' 2' Con base en lo datos e+%erimentales, clasi-car a los elementos em%leados como diamagn*ticos %aramagn*ticos . /erromagneticos' 0' Com%arar la clasi-cación e+%erimental de los elementos con la %redica a %artir de su con-guración'
Introd'((i)n& Campos y fuerzas magnéticas El fenómeno del magnetismo es ejercido por un campo magnético, por ejemplo, una corriente eléctrica o un dipolo magnético crea un campo magnético, éste al girar imparte una fuerza magnética a otras partículas que están en el campo. Para una aproximación excelente (pero ignorando algunos efectos cuánticos, véase electrodinámica cuántica las ecuaciones de !ax"ell (que simplifican la le# de $iot%&avart en el caso de corriente constante descri'en el origen # el comportamiento de los campos que go'iernan esas fuerzas. Por lo tanto el magnetismo se o'serva siempre que partículas cargadas eléctricamente están en movimiento. Por ejemplo, del movimiento de electrones en unacorriente eléctrica o en casos del movimiento or'ital de los electrones alrededor del ncleo atómico. Estas tam'ién aparecen de un dipolo magnéticointrínseco que aparece de los efectos cuánticos, por ejemplo del spin de la mecánica cuántica. )a misma situación que crea campos magnéticos (carga en movimiento en una corriente o en un átomo # dipolos magnéticos intrínsecos son tam'ién situaciones en que el campo magnético causa sus efectos creando una fuerza. *uando una partícula cargada se mueve a través de un campo magnéticoB, se ejerce una fuerza F dado por el producto cruz+
donde
es la carga eléctrica de la partícula,
es el vector velocidad de la partícula
# es el campo magnético. e'ido a que esto es un producto cruz, la fuerza es perpendicular al movimiento de la partícula # al campo magnético. )a fuerza magnética no realiza tra'ajo mecánico en la partícula, cam'ia la dirección del movimiento de ésta, pero esto no causa su aumento o disminución de la velocidad. )a magnitud de la fuerza es + donde es el ángulo entre los vectores
#
.
-na erramienta para determinar la dirección del vector velocidad de una carga en movimiento, es siguiendo la le# de la mano dereca (véase regla de la mano dereca. El físico alemán /einric )enz formuló lo que aora se denomina la le# de )enz, ésta da una dirección de la fuerza electromotriz (fem # la corriente resultante de una inducción electromagnética. Dipolos magnéticos atómicos )a causa física del magnetismo en los cuerpos, distinto a la corriente eléctrica, es por los dipolos atómicos magnéticos. ipolos magnéticos o momentos magnéticos, en escala atómica, resultan de dos tipos diferentes del movimiento de electrones. El primero es el movimiento or'ital del electrón so're su ncleo atómico0 este movimiento puede ser considerado como una corriente de 'ucles, resultando en el momento dipolar magnético del or'ital. )a segunda, más fuerte, fuente de momento electrónico magnético, es de'ido a las propiedades cuánticas llamadas momento de spin del dipolo magnético (aunque la teoría mecánica cuántica actual dice que los electrones no giran físicamente, ni or'itan el ncleo. El momento magnético general de un átomo es la suma neta de todos los momentos magnéticos de los electrones individuales. Por la tendencia de los dipolos magnéticos a oponerse entre ellos se reduce la energía neta. En un átomo los momentos magnéticos opuestos de algunos pares de electrones se cancelan entre ellos, am'os en un movimiento or'ital # en momentos magnéticos de espín. 1sí, en el caso de un átomo con or'itales electrónicos o su'or'itales electrónicos completamente llenos, el momento magnético normalmente se cancela completamente # solo los átomos con or'itales electrónicos semillenos tienen un momento magnético. &u fuerza depende del nmero de electrones impares. )a diferencia en la configuración de los electrones en varios elementos determina la naturaleza # magnitud de los momentos atómicos magnéticos, lo que a su vez determina la diferencia entre las propiedades magnéticas de varios materiales. Existen mucas formas de comportamiento magnético o tipos de magnetismo+ el ferromagnetismo, el diamagnetismo # el paramagnetismo0 esto se de'e precisamente a las propiedades magnéticas de los materiales, por eso se a estipulado una clasificación respectiva de estos, segn su comportamiento ante un campo magnético inducido, como sigue+
Clasificación de los materiales magnéticos
Tipo de material
Características
No magnético
2o afecta el paso de las líneas de campo magnético. Ejemplo+ el vacío.
Diamagnético
!aterial dé'ilmente magnético. &i se sita una 'arra magnética cerca de él, ésta lo repele. Ejemplo+ 'ismuto ($i, plata (1g, plomo (P', agua.
Paramagnético
Presenta un magnetismo significativo. 1traído por la 'arra magnética. Ejemplo+ aire, aluminio (1l, paladio (Pd, magneto molecular .
Ferromagnético
!agnético por excelencia o fuertemente magnético. 1traído por la 'arra magnética. Paramagnético por encima de la temperatura de *urie ()a temperatura de *urie del ierro metálico es aproximadamente unos 334 5*. Ejemplo+ ierro (6e, co'alto (*o, níquel (2i, acero suave.
DIAGRAMA DE *LU+O
TA/LA " AIRE I8)9 3'2 3'4 3' 3'; 1 1'2 1'4 1' 1'; 2
Lectura 3'2 3'0 3' 3'< 3'7 1'1 1'0 1' 1'; 2
B8:9 3'3332 3'3330 3'333 3'333< 3'3337 3'3311 3'3310 3'331 3'331; 3'332
µaire 3'33333330 µaire
−7 3.5 x 10
Re,resi)n Lineaɱ
3'331
GRA*ICA ". AIRE 3
3
3 /(+! 3+ 3 56 3'77
3
3 3
3 Linear (!
3
3
3 3 3
3 3
3
3 3
3'
1
1'
2
2'
OPERACIONES REALI0ADAS PARA EL AIRE TA/LA ALUMINIO I[A]
Lectura
B[T]
3'2 3'4 3' 3'; 1 1'2 1'4 1' 1'; 2
3'1 3'2 3'0 3' 3'< 3'7 1'1 1'0 1' 1'<
3'3331 3'3332 3'3330 3'333 3'333< 3'3337 3'3311 3'3310 3'331 3'331<
aire =
aire =
B=
Lectura∗ Escala Cuadrante
∗
0.75 0.003
B
3
=
0.00225 3
PERMEA/ILIDAD DEL AIRE
m 2 L N
(0.001 )( 2 )( 0.14 ) 800
=
280 800
=0.00000035
PERMEA/ILIDAD DEL ALUMINIO −7
µ =3.234 x 10
PERMEA/ILIDAD MAGNETICA
=0.00075 [T ]
=m3'724 3'724 > 1 "or lo tanto el aluminio es DIAMAGN1TICO
Gr2(a . A-'4inio Lectura
Linear (Lectura!
3 3 3
3 /(+! 3+ 3 56 3'77
3 3
3
3
3
3
/5T6 3
3
3
3
3 3 3 3
3
3 3'
3
1
1'
I5A6
2
2'
OPERACIONES REALI0ADAS PARA EL ALUMINIO
Per4ea$i-idad μ=
ɱ2 l
N
T A
( 9.24 x 10− [ ]) 2 ( 0.14 [ m ] ) 4
μ=
800
−7
μ=3.234 x 10
[
Tm ] A
Per4ea$i-idad de- aire −7 3.5 x 10
Per4ea$i-idad 4a,n7ti(a re-ativa
µN =m µaire
Tm ] A − 7 Tm ] 3.5 x 10 [ A
−7 3.234 x 10
=m
[
=m3'724 3'724 > 1 "or lo tanto el aluminio es DIAMAGN1TICO
TA/LA 3 CO/RE I[A]
Lectura
B[T]
3'2 3'4 3' 3'; 1 1'2 1'4 1' 1'; 2
3'1 3'2 3' 3'< 3'; 1 1'2 1'0 1' 1'<
3'3331 3'3332 3'333 3'333< 3'333; 3'331 3'3312 3'3310 3'331 3'331<
DIAMAGN1TICO
PERMEA/ILIDAD DEL CO/RE −7
? 3.15 x 1 0
PERMEA/ILIDAD MAGNETICA =m 3'7 3'7 > 1 "or lo tanto el cobre es
GRA*ICA 3. CO/RE B8:9
Linear (B8:9!
3 3
3
/(+! 3+ 3 56 3'77
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3 3
3
3 3
3 3'
1
1'
2
2'
OPERACIONES REALI0ADAS PARA EL CO/RE Per4ea$i-idad μ=
ɱ2 l
N
T A
( 0.0009 [ ]) 2 ( 0.14 [ m ] ) μ=
800
−7
μ=3.15 x 1 0
[
Tm ] A
Per4ea$i-idad de- aire −7 3.5 x 10
Per4ea$i-idad 4a,n7ti(a re-ativa
µN =m µaire
Tm ] A −7 Tm ] 3.5 x 10 [ A
−7 3.15 x 10
=m
[
=m3'7 3'7> 1 "or lo tanto el aluminio es DIAMAGN1TICO
TA/LA # 8IRRO I[A]
Lectura
B[T]
3'2 3'4 3' 3'; 1 1'2 1'4 1' 1'; 2
3'34 3'3 3'1 3'12 3'1 3'2 3'24 3'2 3'0 3'02
3'334 3'33 3'31 3'12 3'1 3'32 3'324 3'32 3'30 3'302
PERMEA/ILIDAD DEL 8IERRO −06
μ=5.6 x 10
PERMEA/ILIDAD MAGNETICA =m 1 @i =m A13 es *ERROMAGNETICO
GRA*ICA #
/9T: 3'34 /(+! 3'32+ 3
3'30 3'30
B(:!
3'32
Linear (B(:!!
3'32 3'31 3'31 3 3
3'
1
1'
2
2'
OPERACIONES REALI0ADAS PARA EL 8IERRO PERMEA/ILIDAD& μ=
m 2 L N
l B l E'14 # ;33 μ=?
μ
=
m 2 L N
( 0.016 ) 2 ( 0.14 ) 800
− 06
μ=5.6 x 10
PERMEA/ILIDAD MAGNETICA RELATIVA de *e& nucleo μ =m aire
− 06 5.6 x 10 −7 3.5 x 10
1
@i =m A13 es *ERROMAGNETICO
/i$-io,ra;
ELECTRICIDAD ? MAGNETISMO@= TRILLAS "B. . MORTIMER= E.C= >UIMICA@GRUPO EDITORIAL I/EROAMERICA "B3. 3. ILSON= +.D. >*ISICA CON APLICACIONES@ MC GRA8ILL "B#
