1. CONTENIDO:
1. INTRODUCCIÓN.
2. MAGNITUDES MAGNÉTICAS.
3. MATERIALES FERROMAGNÉTICOS.
4. MATERIALES PARAMAGNÉTICOS .
5. MATERIALES DIAMAGNÉTICOS .
6. APLICACIONES DEL MAGNETISMO.
7. BIBLIOGRAFÍA.

2. El magnetismo sobre la materia - Chaxiraxi María Calcines Padilla 2
INTRODUCCIÓN.
El magnetismo es uno de los aspectos del electromagnetismo, que es una de las fuerzas
fundamentales de la naturaleza, es el medio por medio del cual los materiales ejercen fuerza de atracción o
de repulsión sobre otros materiales. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas
cobradas como los electrones, mientras indican la relación íntima entre electricidad y magnetismo. El marco
unificado para estas dos fuerzas se llama la teoría electromagnética.
Los fenómenos electromagnéticos hoy día nos han llevado a una revolución de técnicas las cuales
aportan hoy las principales aplicaciones de la tecnología. Estos aportes son en gran parte debido a aquellos
materiales magnéticos que son importantes para la ingeniería.
Podemos considerar elementos magnéticos a aquellos elementos de la tabla periódica que tienen
electrones desapareados, pero en realidad esto no sucede, ya que sólo existen 3 elementos que se
magnetizan al aplicarles un campo magnético, son el Hierro (Fe), Cobalto (Co), Níquel (Ni).
Estos materiales magnéticos se dividen en:
• Materiales magnéticos blandos o dulces: Estos materiales no tienen nada que ver con su dureza
mecánica, es muy sensible a la acción de los campos magnéticos o términos técnicos, posee una facilidad
para imanarse y desimanarse.
• Materiales magnéticos duros o imanes permanentes: Estos elementos son más conocidos comúnmente
como imanes. Estos materiales se caracterizan por generar un campo magnético de mayor o menor
intensidad.
Ahora estamos en posición de entender algunas
características de los tres tipos de materiales magnéticos.
Como lo veremos, estas clasificaciones dependen, en parte,
de los momentos dipolares magnéticos de los átomos del
material y en parte de las interacciones entre los átomos.
Los átomos tienen momentos dipolares magnéticos debido
al movimiento de los electrones y debido al momento
dipolar magnético intrínseco asociado al espín de los
electrones.
De acuerdo con el comportamiento de sus momentos magnéticos en un campo magnético externo
distinguimos:
• Diamagnéticos: Los materiales diamagnéticos son `débilmente repelidos' por las zonas de campo
magnético elevado.
• Paramagnéticos: Débilmente atraído por las zonas de campo magnético intenso. Se observa
frecuentemente en gases.
• Ferromagnéticos: Fuertemente atraídos por las zonas de campo magnético intenso (presentan además
fenómenos de histéresis y existen dominios ferromagnéticos). Se observa en fierro, niquel, cobalto y
aleaciones.

3. El magnetismo sobre la materia - Chaxiraxi María Calcines Padilla 3
MAGNITUDES MAGNÉTICAS.
Campo magnético: Región del espacio en que se crea un estado magnético susceptible de
convertirse en fuerzas de atracción o repulsión de cuerpos magnéticos. Un anillo de corriente eléctrica
genera una región de atracción física, o campo magnético, el campo magnético no es más que la región del
espacio en la que se manifiestan los fenómenos magnéticos. Estos actúan según unas imaginarias líneas de
fuerza: éstas son el camino que sigue la fuerza magnética conocidas también como líneas de flujo magnético
(este campo se traduce en unas líneas de fuerza y dos polos de los que parten estas líneas conocidas como
bipolar).
Cuando los electrones se mueven en un hilo conductor se genera un
campo magnético alrededor del hilo.
El magnetismo de los materiales también es debido al movimiento
de los electrones, pero en este caso los campos y fuerzas magnéticas son
causados por el espín de los electrones y su movimiento orbital alrededor del
núcleo.
Cada electrón, que gira alrededor de su propio eje, se comporta como un dipolo magnético y posee
un momento dipolar denominado magnetón de Bohr µB. Este momento tiene el valor de:
𝜇𝐵 = 4𝜋𝜌𝑚
ℯ𝒽
En unidades del SI µB = 9.27·10-24 A·m
Otra forma de generar campos magnéticos es haciendo pasar por una bobina una corriente de
intensidad I.
N×I
A/ m
H= l (Oersted en CGS). 1 A/m=4 π *10-3 Oersted.
Si dentro de la bobina introducimos un material magnético, el campo magnético fuera del solenoide
es ahora más fuerte, ya que es la suma del campo del propio solenoide y el campo magnético externo del
material introducido, esto se conoce como inducción magnética. El vector que define la inducción es:

B = µ 0 × H + µ 0 × M = µ 0 (H + M )

En los materiales magnéticos M>>H, por lo que B ≈ µ 0 × M y se mide en Tesla(T: unidad del campo
magnético) o Weber (Wb/m2: unidad del flujo magnético).
La permeabilidad magnética µ es característica de cada material, pero se suele utilizar la µ 0 que
es la permeabilidad relativa en el vacío, cuyo valor es: µ 0 = 4π × 10 −7 Wb/A*m.
µ
La permeabilidad relativa vale : µ r = y es una medida de la intensidad de campo magnético
µ0
inducido. De todas formas, la permeabilidad magnética de un material ferromagnético no es una constante,
y cambia dependiendo de cómo se magnetice el material.

4. El magnetismo sobre la materia - Chaxiraxi María Calcines Padilla 4
Ya que la magnetización de un material magnético es proporcional al campo aplicado, se define un
M
factor de proporcionalidad llamado susceptibilidad magnética: χ m =
H
MATERIALES FERROMAGNÉTICOS.
Los materiales ferromagnéticos producen campos magnéticos que pueden mantenerse o eliminarse
a voluntad.
Los elementos ferromagnéticos más importantes son el hierro (Fe), cobalto (Co) níquel (Ni) y acero
suave. Las propiedades ferromagnéticas son debidas al modo en el que los espines de los electrones
internos desapareados se alinean en la red cristalina. Las capas internas de átomos individuales se llenan con
pares de electrones con espines opuestos, y de esta forma no queda ningún momento dipolar magnético
debido a ellos. En los sólidos, los electrones externos de valencia se combinan unos con otros formando
enlaces químicos de forma que no queda ningún momento magnético significativo debido a estos
electrones. En el Fe, Co y Ni los electrones internos 3d son los responsables del ferromagnetismo que
presentan estos elementos. El átomo de hierro posee cuatro electrones 3d desapareados, el átomo de
cobalto tres y el átomo de níquel dos.
En una muestra sólida de Fe, Co o Ni a temperatura ambiente los espines de los electrones 3d de
átomos adyacentes se alinean en una dirección paralela por un fenómeno denominado imanación
espontánea. Esta alineación paralela de dipolos magnéticos atómicos ocurre sólo en regiones microscópicas
denominadas dominios magnéticos. Si los dominios están aleatoriamente orientados, entonces no se
generará imanación neta en una muestra masiva. La alineación paralela de los dipolos magnéticos en los
átomos de Fe, Co y Ni es debido a la formación de un intercambio positivo de energía entre ellos.
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.
La magnetización en los ferromagnéticos se debe a la curva de histéresis. Una vez producida la
magnetización se intenta eliminar el campo magnético, pero para valor de campo magnético cero el material
sigue magnetizado, y para poder desmagnetizarlo es necesaria la aplicación de un campo negativo o fuerza
coercitiva.

5. El magnetismo sobre la materia - Chaxiraxi María Calcines Padilla 5
Las curvas de histéresis varían a medida que varía la temperatura, a Material Temp. Curie
(K)
medida que aumenta la temperatura la magnetización disminuye, hasta llegar a la Fe 1043
temperatura de Curie, en la que el material deja de comportarse como Co 1388
ferromagnético y pasa a comportarse como paramagnético. En la tabla de la Ni 627
Gd 292
derecha se muestra una selección representativa de ellos.
Dy 88
MnAs 318
Los materiales ferromagnéticos llegan a un momento en que aunque se
MnBi 630
siga aplicando el campo magnético no se magnetizan más y alcanza la inducción de MnSb 587
saturación, y una vez retirado el campo no pierde toda la magnetización sino que CrO2 386
la guarda en lo que se conoce como inducción remanente. MnOFe2O3 573
Fe3O4 858
Algunas de las aplicaciones de los materiales ferromagnéticos son: NiO2Fe3 858
CuOFe2O3 728
1. Transformadores eléctricos MgO2Fe3 713
EuO 69
2. Núcleos de generadores y motores eléctricos
Y3Fe5O12 560
3. Sistemas de suspensión eléctrica
4. Baterías de inducción
5. Soportes de información
MATERIALES PARAMAGNÉTICOS .
Los materiales que presentan una pequeña susceptibilidad magnética positiva
por la presencia de un campo magnético se denominan paramagnéticos y al efecto
magnético se denomina paramagnetismo. Se produce por alineación individual de los
momentos dipolares magnéticos de los átomos o moléculas bajo la acción de un
campo magnético aplicado. El paramagnetismo produce susceptibilidades magnéticas
en los materiales en un rango de 10-6 hasta 10-2 y se produce en muchos materiales. El
Disposición de los
efecto paramagnético en los materiales desaparece cuando se elimina el campo momentos magnéticos en
magnético aplicado. Puesto que la agitación térmica distribuye aleatoriamente la un material
paramagnético.
dirección de los dipolos magnéticos, un incremento en la temperatura disminuye el
efecto paramagnético. Los átomos de algunos elementos de transición y tierras raras poseen capas internas
parcialmente llenos con electrones desapareados. Estos electrones internos desapareados en los átomos,
como no se están oponiéndose a otros electrones ligados, causan fuertes efectos paramagnéticos y, en
algunos casos, producen efectos ferromagnéticos y ferrimagnéticos muy fuertes.
En el paramagnetismo puro, el campo actúa de forma independiente sobre cada momento
magnético, y no hay interacción entre ellos. En los materiales ferromagnéticos, este comportamiento
también puede observarse, pero sólo por encima de su temperatura de Curie (se define como la
temperatura por encima de la cual un cuerpo ferromagnético pierde su magnetismo, comportándose como
un material puramente paramagnético).

6. El magnetismo sobre la materia - Chaxiraxi María Calcines Padilla 6
Se denomina materiales paramagnéticos a los materiales o medios
cuya permeabilidad magnética es similar a la del vacío. Estos materiales o
medios no presentan en ninguna medida el fenómeno de
ferromagnetismo. En términos físicos, se dice que su permeabilidad
magnética relativa tiene valor aproximadamente igual a 1.
Los materiales paramagnéticos sufren el mismo tipo de atracción y Permeabilidad magnética de los distintos
repulsión que los imanes normales, cuando están sujetos a un campo materiales en relación a la del vacío.
magnético. Sin embargo, al retirar el campo magnético, la entropía destruye el alineamiento magnético, que
ya no está favorecido energéticamente. Es decir, los materiales paramagnéticos son materiales atraídos por
imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados. Algunos materiales
paramagnéticos son: aire, aluminio, magnesio, titanio y wolframio.
Ley de Curie: Esta ley indica que los materiales paramagnéticos tienden a volverse cada vez más
magnéticos al aumentar el campo aplicado, y cada vez menos magnéticos al elevarse la temperatura. La ley
de Curie sólo es aplicable a campos bajos o temperaturas elevadas, ya que falla en la descripción del
fenómeno cuando la mayoría de los momentos magnéticos se hallan alineados (cuando nos acercamos a la
saturación magnética).
𝑴 = 𝑿𝑯 = 𝑪
𝑯
𝑻
De donde,
• es la magnetización resultante,
• X es la susceptibilidad magnética relativa = 1+Xm
• es la densidad de flujo magnético del campo aplicado,
• es la temperatura absoluta (en Kelvin) y
• es una constante específica de cada material (su constante de Curie).
Los materiales empleados para aplicaciones prácticas están hechos de sales de hierro o de tierras raras.
Teoría cuántica del paramagnetismo: La energía de los electrones está determinada principalmente
por el número cuántico principal n (n es entero, n = 1 es el valor más bajo de energía). El momento angular
orbital de un electrón está determinado por el número cuántico del momento angular orbital l que puede
tomar valores enteros de 0 a (n - 1). El momento angular L de un electrón toma los valores permitidos dados
por:

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MATERIALES DIAMAGNÉTICOS .
Un campo magnético externo actuando sobre los átomos de un material desequilibra ligeramente
los electrones de los orbitales y crea pequeños dipolos magnéticos en los átomos que se oponen al campo
aplicado. Esta acción produce un efecto magnético negativo conocido como diamagnetismo. El
diamagnetismo produce una susceptibilidad magnética negativa muy débil, del orden de χM =10-6
El diamagnetismo ocurre en todos los materiales, pero en muchos el efecto magnético negativo
queda cancelado por efectos magnéticos positivos.
Algunos ejemplos de materiales diamagnéticos son: el bismuto metálico, el hidrógeno, el helio y los
demás gases nobles, el cloruro de sodio, el cobre, el oro, el silicio, el germanio, el grafito, el bronce y
el azufre. Nótese que no todos los citados tienen número par de electrones.
El grafito pirolítico, que tiene un diamagnetismo especialmente alto, se ha
usado como demostración visual, ya que una capa fina de este material levita (por
repulsión) sobre un campo magnético lo suficientemente intenso (a temperatura
ambiente).
Experimentalmente, se verifica que los materiales diamagnéticos tienen una permeabilidad
magnética inferior a la unidad, y una susceptibilidad magnética negativa, prácticamente independiente de
la temperatura, y generalmente del orden (en unidades cegesimales) de e.m.u./mol, donde M es
la masa molecular. En muchos compuestos de coordinación se obtiene una estimación más exacta utilizando
las tablas de Pascal.
En los materiales diamagnéticos, el flujo magnético disminuye y en los paramagnéticos el flujo
magnético aumenta.
APLICACIONES DEL MAGNETISMO.
Numerosas aplicaciones de magnetismo y de materiales magnéticos se ha levantado en los últimos
años. A continuación presentaremos en forma selectiva algunos de los usos del magnetismo en diversas
áreas:
Motor eléctrico: Un motor eléctrico sirve para transformar electricidad en movimiento. Consta de
dos partes básicas: un rotor y un estator. El rotor es la parte móvil y está
formado por varias bobinas. El estator es un imán fijo entre cuyos polos se
ubica la bobina. Su funcionamiento se basa en que al pasar la corriente por las
bobinas, ubicadas entre los polos del imán, se produce un movimiento de giro
que se mantiene constante, mediante un conmutador, generándose una
corriente alterna. El electroimán es la base del motor eléctrico y el
transformador.
Es posible fabricar memorias de computadora utilizando dominios burbuja. Estos dominios son
pequeñas regiones de magnetización, paralelas o antiparalelas a la magnetización global del material. Según
que el sentido sea uno u otro, la burbuja indica un uno o un cero, por lo que actúa como dígito en el sistema
binario empleado por los ordenadores.

8. El magnetismo sobre la materia - Chaxiraxi María Calcines Padilla 8
Los materiales magnéticos también son componentes importantes de las cintas y discos para
almacenar datos: cuando usted o el software indica al sistema operativo a
que deba leer o escribir a un archivo, el sistema operativo solicita que el
controlador del disco duro traslade los cabezales de lectura/escritura a la
tabla de asignación de archivos (FAT). El sistema operativo lee la FAT para
determinar en qué punto comienza un archivo en el disco, o qué partes
del disco están disponibles para guardar un nuevo archivo. Los cabezales
escriben datos en los platos al alinear partículas magnéticas sobre las
superficies de éstos. Los cabezales leen datos al detectar las polaridades
de las partículas que ya se han alineado. Es posible guardar un solo archivo en racimos diferentes sobre
varios platos, comenzando con el primer racimo disponible que se encuentra. Después de que el sistema
operativo escribe un nuevo archivo en el disco, se graba una lista de todos los racimos del archivo en la FAT.
Otra aplicación podría ser a los timbres: al pulsar el interruptor de un timbre, una corriente eléctrica
circula por un electroimán creado por un campo magnético que atrae a un pequeño martillo golpea una
campanilla interrumpiendo el circuito, lo que hace que el campo magnético desaparezca y la barra vuelva a
su posición. Este proceso se repite rápidamente y se produce el sonido característico del timbre.
Los imanes grandes y potentes son cruciales en muchas tecnologías modernas. Los imanes
superconductores se emplean en los aceleradores de partículas más
potentes para mantener las partículas aceleradas en una trayectoria
curva y enfocarlas. El transporte de levitación magnética, o maglev,
es un sistema de transporte que incluye la suspensión, guía y
propulsión de vehículos, principalmente trenes, utilizando un gran
número de imanes para la sustentación y la propulsión a base de la
levitación magnética. ausencia de contacto físico entre el raíl y el
tren hace que la única fricción sea con el aire, y ésta se reduce al
mínimo por su forma aerodinámica. Los trenes maglev pueden viajar a muy altas velocidades, con un
consumo de energía elevado para mantener y controlar la polaridad de los imanes y con un bajo nivel de
ruido (una ventaja sobre el sistema competidor llamado aerotrén), pudiéndose llegar a alcanzar 650 km/h,
aunque el máximo testeado en este tren es de 584 km/h.
Nanoimanes y Magnetismo para el tratamiento del cáncer: un paciente con un tumor cancerígeno
incipiente recibirá un nuevo tratamiento. Así, se le inyectan minúsculos imanes que, a través de técnicas
químicas, se han camuflado como si fueran eritrocitos (glóbulos rojos) para engañar al sistema
inmunológico. Además, la superficie de estos nano-imanes contiene moléculas específicas que tienen
afinidad con las células tumorales. Como el tamaño de estos objetos es menor que 50 nanómetros (50
millonésimas partes de un milímetro), podrán atravesar las paredes de los vasos capilares y llegarán
esencialmente a cualquier órgano interno, fijándose en aquellos que estuvieran comprometidos con células
tumorales. Una vez fijas sobre las superficies de las células malignes, la simple aplicación de un campo
magnético externo oscilante (de modo análogo a como es hecho en una Resonancia Magnética)por la
técnica denominada Hipertermia Magnética elevará, en algunos grados la temperatura de estas partículas y
de las células adheridas, matándolas y dejando intacto el tejido normal circundante.

9. El magnetismo sobre la materia - Chaxiraxi María Calcines Padilla 9
La producción de grandes campos magnéticos: Un ejemplo de la
aplicación de estos grandes campos magnéticos son los equipos de resonancia
magnética que se utilizan en investigación y los comúnmente utilizados en los
hospitales.
Conducir corriente eléctrica sin pérdidas: Los superconductores permiten
conducir la corriente eléctrica sin pérdidas, por lo que pueden transportar
densidades de corriente por encima de 2000 veces lo que transporta un cable
de cobre. Si contásemos con generadores, líneas de transmisión y
transformadores basados en superconductores, obtendríamos un gran
aumento de la eficiencia, con el consecuente beneficio medioambiental que
supondría el ahorro de combustible, así como su capacidad para ser utilizado
junto con energías alternativas.
También se puede encontrar materiales superconductores en
dispositivos electrónicos. Entre ellos destacan los llamados SQUIDS
(dispositivos superconductores de interferencia cuántica), con los que
podemos detectar campos magnéticos inferiores a una mil millonésima parte
del campo magnético terrestre. Entre otras aplicaciones, se están
desarrollando con ellos estudios geológicos, o incluso encefalogramas sin
necesidad de tocar la cabeza del enfermo.

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BIBLIOGRAFÍA:
• http://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo
• http://es.wikipedia.org/wiki/Paramagnetismo
• http://es.wikipedia.org/wiki/Ferromagnetismo
http://ing.unne.edu.ar/pub/fisica3/170308/teo/teo6.pdf
• http://es.wikipedia.org/wiki/Diamagnetismo
http://www.inf-cr.uclm.es/www/dptofisica/Tema10.pdf
•
http://materias.fi.uba.ar/6209/download/4-Materiales%20Magneticos.pdf
•
•
• http://www.fisicanet.com.ar/fisica/magnetismo/ap03_magnetismo.php
• http://es.wikipedia.org/wiki/Tren_de_levitaci%C3%B3n_magn%C3%A9tica
Libro: Física para la ciencia y la tecnología: Electricidad y magnetismo , Escrito por Paul A.
• http://es.scribd.com/doc/61579445/20100426-Magnetismo-y-Aplicaciones
Tipler, Gene Mosca.
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