- La permeabilitat magnètica relativa
- Materials diamagnètics i paramagnètics
- Els materials veritablement magnètics: ferromagnetisme
- referències
La permeabilitat relativa és la mesura de la capacitat que té un cert material, de ser travessat per un flux -sense perdre les seves característiques-, respecte a la d'un altre material que serveix com a referència. Es calcula com la raó entre la permeabilitat de l'material sota estudi i la de l'material referencial. Per tant és una quantitat que no té dimensions.
Generalment a l'parlar de permeabilitat es pensa en un flux de fluids, comunament aigua. Però també hi ha altres elements capaços de travessar les substàncies, per exemple els camps magnètics. En aquest cas es parla de permeabilitat magnètica i de permeabilitat magnètica relativa.
El níquel posseeix una permeabilitat magnètica relativa elevada, per això les monedes s'adhereixen fortament a l'imant. Font: Pixabay.com.
La permeabilitat dels materials és una propietat ben interessant, sense importar el tipus de flux que els travessi. Gràcies a ella és possible anticipar com aquests materials es comportaran davant circumstàncies molt variades.
Per exemple la permeabilitat dels sòls és molt important a l'hora de construir estructures com drenatges, paviments i més. Fins i tot per als cultius, la permeabilitat de terra és rellevant.
Per a la vida, la permeabilitat de les membranes cel·lulars permet a la cèl·lula ser selectiva, a deixar passar substàncies necessàries com els nutrients i rebutjar altres que puguin ser nocives.
Pel que fa a la permeabilitat relativa magnètica, ella ens brinda informació sobre la resposta dels materials davant els camps magnètics causats per imants o filferros amb corrent. Tals elements abunden en la tecnologia que ens envolta, per això val la pena indagar quins efectes tenen en els materials.
La permeabilitat magnètica relativa
Una aplicació molt interessant de les ones electromagnètiques és facilitar la prospecció petroliera. Es basa en conèixer què tant és capaç l'ona de penetrar el subsòl abans de ser atenuada pel mateix.
Això proporciona una bona idea el tipus de roques que es troben en un lloc determinat, ja que cada roca té una permeabilitat magnètica relativa diferent, segons la seva composició.
Tal com es va dir a l'inici, sempre que es parla de permeabilitat relativa, el terme "relatiu" requereix comparar la magnitud en qüestió d'un cert material, amb la d'un altre que serveixi com a referència.
Això és aplicable sempre, sense importar que es tracti de la permeabilitat davant un líquid o davant un camp magnètic.
El buit té permeabilitat, ja que les ones electromagnètiques no tenen problema en desplaçar-se allà. És una bona idea prendre-la com a valor de referència per trobar la permeabilitat magnètica relativa de qualsevol material.
La permeabilitat de l'buit no és altra que la constant ben coneguda de la llei de Biot-Savart, que serveix per calcular el vector inducció magnètica. El seu valor és:
Aquesta magnitud descriu com és la resposta magnètica d'un mitjà comparada amb la resposta en el buit.
Ara bé, la permeabilitat magnètica relativa pot ser igual a 1, més petit que 1 o més gran que 1. Això depèn de l'material en qüestió i també de la temperatura.
- Òbviament que si μ r = 1 el medi és el buit.
- Si és menor que 1 es tracta d'un material diamagnètic
- Si és més gran que 1, però no gaire, el material és paramagnètic
- I si és molt més gran que 1, el material és ferromagnètic.
La temperatura juga un paper important en la permeabilitat magnètica d'un material. De fet aquest valor no sempre és constant. A l'augmentar la temperatura d'un material, es desordena internament, per la qual cosa la seva resposta magnètica disminueix.
Materials diamagnètics i paramagnètics
Els materials diamagnètics responen negativament davant els camps magnètics i els repel·leixen. Michael Faraday (1791-1867) va descobrir aquesta propietat en 1846, quan va trobar que un tros de bismut era repel·lit per qualsevol dels pols d'un imant.
D'alguna manera, el camp magnètic de l'imant indueix un camp en sentit contrari dins el bismut. No obstant això aquesta propietat no és exclusiva d'aquest element. Tots els materials la tenen en alguna mesura.
És possible demostrar que la magnetització neta en un material diamagnètic depèn de les característiques de l'electró. I l'electró forma part dels àtoms de qualsevol material, per això tots poden tenir una resposta diamagnética en algun moment.
L'aigua, els gasos nobles, l'or, el coure i molts més, són materials diamagnètics.
En canvi els materials paramagnètics posseeixen una mica de magnetització pròpia. Per això poden respondre positivament davant el camp magnètic d'un imant, per exemple. Ells tenen una permeabilitat magnètica semblant a la valor de μ o.
Prop d'un imant, es poden magnetitzar també i convertir-se en imants per compte propi, però aquest efecte desapareix a l'retirar el veritable imant de les rodalies. L'alumini i el magnesi són exemples de materials paramagnètics.
Els materials veritablement magnètics: ferromagnetisme
Les substàncies paramagnètiques són les més abundants en la naturalesa. Però hi ha materials que són atrets fàcilment per imants permanents.
Ells són capaços d'adquirir magnetització per si mateixos. Es tracta del ferro, el níquel, el cobalt i terres rares com gadolini i disprosi. A més alguns aliatges i compostos entre aquests i altres minerals, són coneguts com materials ferromagnètics.
Aquest tipus de materials experimenta una resposta magnètica molt intensa davant un camp magnètic extern, com el d'un imant, per exemple. Per això les monedes de níquel s'enganxen als imants de barra. I al seu torn els imants de barra s'adhereixen als refrigeradors.
La permeabilitat magnètica relativa dels materials ferromagnètics és força més gran que 1. En el seu interior posseeixen petits imants anomenats dipols magnètics. A l'alinear aquests dipols magnètics, intensifiquen l'efecte magnètic en l'interior dels materials ferromagnètics.
Quan aquests dipols magnètics es troben en presència d'un camp extern, ràpidament s'alineen al costat d'aquest i el material s'adhereix a l'imant. Encara que el camp extern es suprimeixi, allunyant a l'imam, queda una magnetització romanent a l'interior de l'material.
Les altes temperatures causen desordre intern en totes les substàncies, produint el que s'anomena "agitació tèrmica". Amb la calor, els dipols magnètics perden la seva alineació i l'efecte magnètic va desapareixent.
La temperatura de Curie és la temperatura per a la qual l'efecte magnètic desapareix per complet d'un material. A aquest valor crític, les substàncies ferromagnètiques es transformen en paramagnètiques.
Els dispositius per emmagatzemar dades, com les cintes magnètiques i les memòries magnètiques, fan ús de l'ferromagnetisme. Igualment amb aquests materials es fabriquen imants d'alta intensitat amb molts usos en la investigació.
referències
- Tipler, P., Mosca G. (2003). Física per a la Ciència i la Tecnologia, Volum 2. Editorial Reverte. Pàg. 810-821.
- Zapata, F. (2003). Estudi de mineralogías associades a el pou petrolier Guafita 8x pertanyent a el camp Guafita (Estat Apuri) mitjançant mesuraments de Susceptibilitat magnètica i Espectroscòpia Mossbauer. Treball Especial de Grau. Universitat Central de Veneçuela.