·        Tema 18. Magnetostática en medios materiales (4 horas)

Clasificación de los materiales desde el punto de vista de su comportamiento magnético. Materiales Ferromagnéticos. Circuitos Magnéticos.

            Como ya se había indicado en el tema 5, los materiales magnetizados pueden ser sustituidos por densidades de corriente equivalentes en cuanto al cálculo del campo magnético, no obstante debido a que la imanación depende a su vez del campo magnético, se recurre al campo auxiliar intensidad magnética, que puede ser obtenido a partir de la ley de Ampere aún en presencia de medios magnéticos.

            Los medios materiales se clasifican atendiendo al valor de la permeabilidad en diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos. Los materiales diamagnéticos juegan un papel análogo al de los dieléctricos en electrostática, ya que en su interior el campo magnético tiene un valor inferior al del campo externo aplicado. La magnetización en los materiales paramagnéticos y ferromagnéticos se debe a la orientación de los dipolos magnéticos moleculares, mientras que la polarización en los dieléctricos polares se debe a la orientación de los dipolos eléctricos moleculares.

            Los materiales ferromagnéticos, que tienen gran interés en aplicaciones tecnológicas, no son lineales. Debido a esta falta de linealidad no es posible en general realizar un tratamiento riguroso de estos medios. Analizaremos los circuitos magnéticos como una de las principales aplicaciones de los ferromagnéticos.

            Desde el punto de vista microscópico consideramos interesante comentar cualitativamente los aspectos más relevantes de los distintos materiales, teniendo en cuenta que un estudio más cuidado se realizará en asignaturas posteriores (en la asignatura de Física de Estado Sólido I).

            El diamagnetismo es consecuencia de la ley inducción de Faraday, consiste en la inducción de microcorrientes que originan un campo magnético opuesto al campo externo aplicado; está por lo tanto presente en todos los materiales, si bien queda enmascarado cuando las moléculas que componen el medio presentan un momento dipolar magnético apreciable.

            El paramagnetismo se observa en los materiales cuyas moléculas presentan un cierto momento dipolar magnético, asociado a los momentos angulares orbital y de spin, y se debe a la tendencia de los dipolos magnéticos a orientarse en la dirección del campo aplicado.

            Los dipolos magnéticos en un material pueden representar una cierta ordenación periódica, existiendo diferentes tipos de comportamiento: ferromagnetismo, antiferromagnetismo y ferrimagnetismo. Los materiales ferromagnéticos presentan magnetización espontánea en ausencia de campos externos aplicados y para temperaturas inferiores a la llamada temperatura de Curie; por encima de esta temperatura tienen comportamiento paramagnético. Los materiales ferromagnéticos presentan además dominios magnéticos y dependiendo del balance entre éstos el material presenta una magnetización neta. Bajo la aplicación de una campo magnético externo "las paredes de los dominios" pueden desplazarse, como resultado los dominios orientados en la dirección del campo crecen a expensas de los demás.