Este documento presenta un esquema sobre las propiedades magnéticas de la materia. Explica la teoría de Ampère sobre el magnetismo en la materia y los diferentes tipos de respuesta magnética, incluyendo el paramagnetismo, el ferromagnetismo y el diamagnetismo. También describe la imanación y la susceptibilidad magnética de los materiales y cómo se clasifican según su comportamiento magnético.

1. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
F´ısica
1er
curso de Grado en Ingenier´ıa Inform´atica
Bloque B: Campo magn´etico.
Tema 5: Propiedades magn´eticas de la
materia
Dr. Eduardo Garc´ıa Ortega
Departamento de Qu´ımica y F´ısica Aplicadas. ´Area de F´ısica Aplicada
eduardo.garcia@unileon.es
Universidad de Le´on (Le´on-Espa˜na)
Dr. Eduardo Garc´ıa Ortega F´ısica. Tema 5: Propiedades magn´eticas de la materia

2. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
Propiedades magn´eticas de la materia
1 Teor´ıa de Amp`ere
El magnetismo en la materia
2 Tipos de respuesta
Paramagnetismo
Ferromagnetismo
Diamagnetismo
Dr. Eduardo Garc´ıa Ortega F´ısica. Tema 5: Propiedades magn´eticas de la materia

3. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
Propiedades magn´eticas de la materia
1 Teor´ıa de Amp`ere
El magnetismo en la materia
2 Tipos de respuesta
Paramagnetismo
Ferromagnetismo
Diamagnetismo
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4. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Magnetismo y momento dipolar
El movimiento de los electrones en los ´atomos genera momentos
dipolares magn´eticos.
La alineaci´on de dipolos magn´eticos paralelos a un campo magn´etico
externo, incrementa el valor del campo.
Los materiales se pueden clasificar en paramegn´eticos,
diamagn´aticos y ferromagn´eticos, de acuerdo al comportamiento de
sus momentos magn´eticos.
Dr. Eduardo Garc´ıa Ortega F´ısica. Tema 5: Propiedades magn´eticas de la materia

5. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Magnetismo y momento dipolar
El movimiento de los electrones en los ´atomos genera momentos
dipolares magn´eticos.
La alineaci´on de dipolos magn´eticos paralelos a un campo magn´etico
externo, incrementa el valor del campo.
Los materiales se pueden clasificar en paramegn´eticos,
diamagn´aticos y ferromagn´eticos, de acuerdo al comportamiento de
sus momentos magn´eticos.
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6. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Magnetismo y momento dipolar
El movimiento de los electrones en los ´atomos genera momentos
dipolares magn´eticos.
La alineaci´on de dipolos magn´eticos paralelos a un campo magn´etico
externo, incrementa el valor del campo.
Los materiales se pueden clasificar en paramegn´eticos,
diamagn´aticos y ferromagn´eticos, de acuerdo al comportamiento de
sus momentos magn´eticos.
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7. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Imanaci´on y susceptibilidad magn´etica
Cuando un material se sit´ua en el seno de un campo magn´etico intenso,
sus momentos dipolares magn´eticos tienden a alinearse.
Imanaci´on
M =
dµ
dV
Modelo de Amp`ere: la imanaci´on de los materiales se debe a corrientes
circulares microsc´opicas dentro del material imanado.
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8. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Imanaci´on y susceptibilidad magn´etica
Debido a la cancelaci´on de las corrientes vecinas, la corriente neta en
alg´un punto del interior es nula. S´ı existe una corriente neta superficial
llamada corriente Amperiana similar a la que circula por los
arrollamientos de un solenoide.
dµ = Adi ⇒ M =
dµ
dV
=
A · di
A · dl
=
di
dl
La imanaci´on se mide entonces en Am−1
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9. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Imanaci´on y susceptibilidad magn´etica
Debido a la cancelaci´on de las corrientes vecinas, la corriente neta en
alg´un punto del interior es nula. S´ı existe una corriente neta superficial
llamada corriente Amperiana similar a la que circula por los
arrollamientos de un solenoide.
dµ = Adi ⇒ M =
dµ
dV
=
A · di
A · dl
=
di
dl
La imanaci´on se mide entonces en Am−1
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10. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Imanaci´on y susceptibilidad magn´etica
Sea un cilindro de imanaci´on M paralela a su eje. La corriente por unidad
de longitud de un solenoide es nI. El m´odulo de Bm dentro del cilindro y
lejos de sus extremos es
Bm = µ0M
Situamos el cilindro dentro de un solenoide de n vueltas por el que circula
una corriente I. El campo aplicado por el solenoide es Bap = µ0nI imana
el material con M. El campo magn´etico dentro del cilindro es
B = Bap + µ0M
En paramagn´eticos y ferromagn´eticos: M tiene la misma direcci´on
que Bap.
En diamagn´eticos: M se opone a Bap.
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11. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Imanaci´on y susceptibilidad magn´etica
Sea un cilindro de imanaci´on M paralela a su eje. La corriente por unidad
de longitud de un solenoide es nI. El m´odulo de Bm dentro del cilindro y
lejos de sus extremos es
Bm = µ0M
Situamos el cilindro dentro de un solenoide de n vueltas por el que circula
una corriente I. El campo aplicado por el solenoide es Bap = µ0nI imana
el material con M. El campo magn´etico dentro del cilindro es
B = Bap + µ0M
En paramagn´eticos y ferromagn´eticos: M tiene la misma direcci´on
que Bap.
En diamagn´eticos: M se opone a Bap.
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12. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Imanaci´on y susceptibilidad magn´etica
Sea un cilindro de imanaci´on M paralela a su eje. La corriente por unidad
de longitud de un solenoide es nI. El m´odulo de Bm dentro del cilindro y
lejos de sus extremos es
Bm = µ0M
Situamos el cilindro dentro de un solenoide de n vueltas por el que circula
una corriente I. El campo aplicado por el solenoide es Bap = µ0nI imana
el material con M. El campo magn´etico dentro del cilindro es
B = Bap + µ0M
En paramagn´eticos y ferromagn´eticos: M tiene la misma direcci´on
que Bap.
En diamagn´eticos: M se opone a Bap.
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13. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Imanaci´on y susceptibilidad magn´etica
Sea un cilindro de imanaci´on M paralela a su eje. La corriente por unidad
de longitud de un solenoide es nI. El m´odulo de Bm dentro del cilindro y
lejos de sus extremos es
Bm = µ0M
Situamos el cilindro dentro de un solenoide de n vueltas por el que circula
una corriente I. El campo aplicado por el solenoide es Bap = µ0nI imana
el material con M. El campo magn´etico dentro del cilindro es
B = Bap + µ0M
En paramagn´eticos y ferromagn´eticos: M tiene la misma direcci´on
que Bap.
En diamagn´eticos: M se opone a Bap.
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14. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Imanaci´on y susceptibilidad magn´etica
Sea un cilindro de imanaci´on M paralela a su eje. La corriente por unidad
de longitud de un solenoide es nI. El m´odulo de Bm dentro del cilindro y
lejos de sus extremos es
Bm = µ0M
Situamos el cilindro dentro de un solenoide de n vueltas por el que circula
una corriente I. El campo aplicado por el solenoide es Bap = µ0nI imana
el material con M. El campo magn´etico dentro del cilindro es
B = Bap + µ0M
En paramagn´eticos y ferromagn´eticos: M tiene la misma direcci´on
que Bap.
En diamagn´eticos: M se opone a Bap.
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15. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Imanaci´on y susceptibilidad magn´etica
El campo magn´etico dentro del cilindro es
B = Bap + µ0M
Paramagn´eticos y ferromagn´eticos
Imanaci´on proporcional al campo magn´etico
M = χm
Bap
µ0
B = Bap + µ0M = Bap(1 + χm) = KmBap
Siendo χm la susceptibilidad magn´etica y Km la permeabilidad
relativa del material.
Paramagn´eticos: χm es peque˜no (≈ 10−5
− 10−9
) y positivo, funci´on
de la temperatura.
Diamagn´eticos: χm es peque˜no y negativo, independiente de la
temperatura.
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16. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
El magnetismo en la materia
Imanaci´on y susceptibilidad magn´etica
El campo magn´etico dentro del cilindro es
B = Bap + µ0M
Paramagn´eticos y ferromagn´eticos
Imanaci´on proporcional al campo magn´etico
M = χm
Bap
µ0
B = Bap + µ0M = Bap(1 + χm) = KmBap
Siendo χm la susceptibilidad magn´etica y Km la permeabilidad
relativa del material.
Paramagn´eticos: χm es peque˜no (≈ 10−5
− 10−9
) y positivo, funci´on
de la temperatura.
Diamagn´eticos: χm es peque˜no y negativo, independiente de la
temperatura.
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17. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
Paramagnetismo
Ferromagnetismo
Diamagnetismo
Paramagnetismo
Materiales con ´atomos cuyos
momentos magn´eticos permanentes
interaccionan d´ebilmente
La Energ´ıa potencial
U = −µBcosθ = −µ · B
La agitaci´on t´ermica tiende a desali-
near los momentos.
Ley de Curie
M =
1
3
µBap
kT
Ms
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18. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
Paramagnetismo
Ferromagnetismo
Diamagnetismo
Ferromagnetismo
Se caracterizan por una intensa interacci´on entre electrones de
bandas parcialmente llenas.
La susceptibilidad magn´etica es muy alta.
Campos d´ebiles pueden provocar intensas alineaciones de momentos,
que pueden persistir en ausencia de campo externo.
Las regiones con momentos alineados en una direcci´on se denominan
dominios magn´eticos.
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19. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
Paramagnetismo
Ferromagnetismo
Diamagnetismo
Ferromagnetismo
Sea una barra de hierro dentro de un solenoide. El campo magn´etico en
el centro de la barra es
B = Bap + µ0M = µ0nI + µ0M
Curva de hist´eresis
Br
= Campo remanente
Se puede definir la susceptibilidad
magn´etica como
M = χm
Bap
µ0
B = Bap + µ0M = Bap(1 + χm)
B = Kmµ0nI = µnI
de donde
µ = (1 + χm)µ0 = Kmµ0
es la permeabilidad del material.
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20. Esquema del tema: Propiedades magn´eticas de la materia
Teor´ıa de Amp`ere
Tipos de respuesta
Paramagnetismo
Ferromagnetismo
Diamagnetismo
Diamagnetismo
Tienen valores muy peque˜nos y negativos de susceptibilidad magn´etica.
Son materiales cuyos ´atomos tienen momento angular neto nulo y por
tanto no poseen momento magn´etico permanente.
Ejemplo
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