12.1: Introducción

Es probable que este capítulo sea corto, sobre todo porque es un tema en el que mi propio conocimiento es, por decirlo caritativamente, un poco limitado. Una comprensión profunda de por qué algunos materiales son magnéticos requiere de un curso completo en la física del estado sólido, un curso que no podría dar. Sin embargo, existen algunos conceptos básicos e ideas referentes a los materiales magnéticos que todos los interesados en el electromagnetismo deberían conocer, y el objetivo de este capítulo es describirlos de una manera muy introductoria.

Puede valer la pena recordarnos las formas en que hemos definido los fie magnéticos\(B\) y los\(H\). Para definir\(B\), no editamos que una corriente eléctrica situada en un campo magnético experimente una fuerza en ángulo recto con la corriente, la magnitud y dirección de esta fuerza dependiendo de la dirección de la corriente. En consecuencia, definimos d\(B\) como igual a la fuerza máxima por unidad de longitud experimentada por unidad de corriente, la ecuación definitoria bein g\(\textbf{F}^\prime = \textbf{I} \times \textbf{B}\).

Posteriormente, nos preguntamos sobre la intensidad del campo magnético en las inmediaciones de una corriente eléctrica. Introdujimos la ley Biot-Savart, que dice que la contribución al campo magnético de un elemen t\(ds\) de un circuito que porta un curre nt\(I\) es proporcional a\((I\,ds\, \sin \theta )/r^2\) and we called the constant of proportionality \(\mu/(4\pi)\) donde\(\mu\) se encuentra el permeabilidad del material que rodea la corriente. Igualmente bien podríamos haberla abordado desde otro ángulo. Por ejemplo, podríamos haber notado que el campo magnético dentro de un solenoide es proporcionalmente l a\(nI\), y d podríamos haber denotado la constante de proporcionalidad\(\mu\) , la permeabilidad del material dentro del solenoide.

Luego definimos d\(H\) como una medida alternativa del campo magnético, dada por\(H = B/\mu\).

En un medio isotrópico, los vecto rs\(\textbf{B}\) y\(\textbf{H}\) son p arallel, y la permeabilidad es una cantidad escalar. En un crista anisotrópico,\(\textbf{B}\) y no\(\textbf{H}\) son necesariamente paralelos, y la permeabilidad es un tensor.

Algunas personas ven una analogía entre la ecuación entre la ecuación\(B = \mu H\) y la ecuación\(D=\epsilon E\) de los campos eléctricos. Con nuestro enfoque, sin embargo, creo que la mayoría de los lectores verán que, en la medida en que pueda haber una analogía, la analogía es entre\(D = \epsilon E\) y\(H = B/\mu \).

Por ejemplo, consideremos un solenoide largo, en cuyo interior se encuentran dos materiales magnéticos diferentes en serie, el primero de ilidad permeab\(\mu_1\) y el segundo de mayor permeabilidad\(\mu_2\). El\(H\) -fie ld en todas partes dentro del solenoide es justo\(nI\), independientemente de lo que esté dentro de él. Al igual que\(\textbf{D}\), el componente de\(\textbf{H}\) perpendicular al límite entre dos medios es continuo, mientras que el componente perpendicular de\(\textbf{B}\) es mayor dentro del material con la mayor permeabilidad. Asimismo, si considerara, por ejemplo, dos medios diferentes que se encuentran uno al lado del otro en paralelo, entre los polos, por ejemplo, de un imán de herradura, el componente de\(\textbf{B}\) paralelo al límite entre los medios es continuo, y el componente paralelo de \(\textbf{H}\)es menor en el medio de mayor permeabilidad.

En este capítulo, presentaremos algunas palabras nuevas, como permeancia y magnetización. Describiremos de manera bastante sencilla e introductoria cinco tipos de magnetismo exhibidos por diversos materiales: diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo, antiferromagnetismo y ferrimagnetismo. Y discutiremos el fenómeno de la histéresis.