Todos nos hemos divertido con imanes cuando éramos niños. ¡Algunos de nosotros ahora incluso estamos jugando con ellos! Sin embargo, ¿qué los hace magnéticos? ¿Por qué no hay campos magnéticos en todos los materiales y sustancias? ¿Alguna vez lo has pensado? Los temas de magnetización e intensidad magnética serán cubiertos en este capítulo.
Magnetización
La magnetización es causada por un momento magnético, como todos sabemos. Esto es causado por la movilidad de los electrones en los átomos. La respuesta de una sustancia a un campo magnético externo determina su magnetización neta.
También tiene en cuenta cualquier momento dipolar magnético desequilibrado que pueda tener el material debido a la movilidad de sus electrones, como se indicó anteriormente. La idea de magnetización ayuda en la clasificación de materiales según sus propiedades magnéticas.
Aprenderemos más sobre la magnetización y la idea de la intensidad magnética en esta parte. La disposición de los átomos dentro de un material determina el comportamiento magnético de un imán. Esto es lo que discutiremos en este artículo. La magnetización (M) del material es igual al momento magnético neto por unidad de volumen de ese material.
En términos de matemáticas,
METRO = metro neto ⁄ V
Echemos un vistazo al caso de un solenoide. Si consideramos un solenoide con n vueltas por unidad de longitud y una corriente I fluyendo a través de él, el campo magnético en el interior del solenoide puede expresarse como,
segundo 0 = μ 0 norte yo
donde, µ 0 es la permeabilidad constante de un vacío.
Si llenamos el interior del solenoide con un material de magnetización distinto de cero, el campo dentro del solenoide debe ser mayor que antes. Dentro del solenoide, el campo magnético neto B se puede escribir como,
segundo = segundo 0 + segundo metro
donde, B m es el campo proporcionado por el material del núcleo.
Es proporcional a la magnetización del material en este caso. En términos de matemáticas,
segundo metro = μ 0 METRO
Veamos ahora otro concepto: la intensidad magnética de un material. La intensidad magnética de un material se puede expresar como,
H = (segundo ⁄ μ 0 ) – METRO
El campo magnético total puede definirse alternativamente como, como se muestra en esta ecuación.
B = μ 0 (H + M)
H denota el campo magnético debido a variables externas como la corriente en el solenoide, mientras que M denota el campo magnético debido a la naturaleza del núcleo. Esta última cantidad, M, está influenciada por factores externos y viene dada por.
METRO = χ H
donde, χ es la susceptibilidad magnética del material.
La susceptibilidad magnética es una medida de la reacción de un material a un campo externo. Para los materiales paramagnéticos, la susceptibilidad magnética es pequeña y positiva, mientras que para los materiales diamagnéticos es pequeña y negativa.
Sustituye el valor de M en la ecuación de B.
B = μ 0 (H + χ H) = μ 0 (1 + χ) H
= μ 0 μ r H = μ H
Aquí, μ r es la permeabilidad magnética relativa del material que es comparable a las constantes dieléctricas en electrostática. La permeabilidad magnética se define como sigue:
μ = μ 0 μ r = μ 0 (1 + χ)
Intensidad Magnética
La disposición de los átomos dentro de un material determina el comportamiento magnético de un imán. Cuando una sustancia ferromagnética se somete a un fuerte campo magnético externo, experimenta un par que hace que la sustancia se alinee en la dirección del campo magnético aplicado y, por lo tanto, se magnetice fuertemente en esa dirección.
La fuerza que experimenta una unidad del polo norte cuando se coloca en un campo magnético se describe como la intensidad magnética en ese lugar. La intensidad del campo magnético en P debido a un solo polo viene dada por:
El campo magnético B, argumentamos, puede expresarse como:
segundo = (μ 0 ⁄ 4 π) (m / π r 2 )
Sabemos, μ0 ⁄ 4 π = 10 −7
⇒ segundo = 10 −7 × (m / π r 2 )
donde, m es la fuerza del poste.
La intensidad del campo magnético debido a un imán en diferentes puntos
- en posición longitudinal
El +⁄-m es la magnitud de los polos sur y norte, respectivamente. r es la distancia entre el punto P y el centro del imán. La longitud de la barra magnética se indica con la letra l. La intensidad del campo magnético en el punto P viene dada por:
segundo = (μ 0 ⁄ 4π) (2M r ⁄ r 2 – l 2 )
donde, M es el momento magnético y (2ml) es la longitud del momento magnético.
Para un imán pequeño, r 2 >> l 2 :
segundo = (μ 0 ⁄ 4π) (2M ⁄ r 3 )
- En Posición Transversal
La intensidad del campo magnético en el punto P viene dada por,
segundo = (μ 0 ⁄ 4π) (METRO ⁄(r 2 + l 2 ) 3 ⁄ 2 )
Para un imán pequeño, r 2 >> l 2 :
segundo = (μ 0 ⁄ 4π) (METRO ⁄ r 3 )
⇒ segundo ∝ 1 ⁄ r 3
Definición de intensidad de magnetización
Cuando un imán se pone en un campo magnético, cambia su momento magnético. La Intensidad de Magnetización se define como el cambio en el momento magnético por unidad de volumen.
La fórmula de la intensidad de magnetización se da como:
yo = METRO ⁄ V
Momento magnético, M = mx
Volumen, V= Ax
⇒ yo = mx ⁄ UN x = metro ⁄ UN
dónde,
- m es la fuerza del polo,
- A es el área de la sección transversal,
- x es la longitud del imán, &
- I es la intensidad de la magnetización.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Cuál es la diferencia entre intensidad magnética e intensidad de magnetización?
Responder:
La intensidad magnética de un imán especifica las fuerzas experimentadas por sus polos en un campo magnético, mientras que la intensidad de la magnetización explica el cambio en el momento magnético de un imán por unidad de volumen.
Pregunta 2: ¿Qué quiere decir exactamente cuando dice «magnetización inducida»?
Responder:
La magnetización inducida es un método para convertir en magnética una sustancia no magnética. Cuando lo pones bajo la influencia de un campo magnético externo, puedes hacerlo.
Pregunta 3: ¿Cuál es la fórmula de la intensidad magnética y qué significa?
Responder:
La fuerza del campo magnético en un lugar particular se puede expresar como una cantidad vectorial conocida como intensidad magnética, abreviada como H. La letra H, por otro lado, es igual a nI. La unidad de intensidad magnética se da como A ⁄ my sus dimensiones son [L −1 M 0 T 0 I 1 ].
Pregunta 4: ¿Cuál es la definición de intensidad magnética?
Responder:
El momento magnético por unidad de volumen del material magnetizado se define como la intensidad del magnetismo, por lo que podemos escribirlo como I = M ⁄ V, donde M es el momento magnético total dentro del volumen debido al campo magnetizante.
Pregunta 5: ¿Qué es la magnetización inducida y cómo funciona?
Responder:
El proceso de hacer que una sustancia no magnética se magnetice exponiéndola a un campo magnético externo se conoce como magnetización inducida.