Todos los tipos de materiales y sustancias poseen algún tipo de propiedades magnéticas, que se enumeran más adelante en este artículo. Sin embargo, normalmente la palabra "materiales magnéticos" se usa solo para materiales ferromagnéticos (descripción a continuación), aunque los materiales se pueden clasificar en las siguientes categorías según las propiedades magnéticas que presenten. Los dos tipos de magnetismo más comunes son el diamagnetismo y el paramagnetismo, que representan la mayoría de la tabla periódica de elementos a temperatura ambiente. Estos elementos se denominan normalmente no magnéticos, mientras que los que se denominan magnéticos se clasifican en realidad como ferromagnéticos. El único otro tipo de magnetismo que se observa en elementos puros a temperatura ambiente es el antiferromagnetismo. mente, los materiales magnéticos también se pueden clasificar como ferrimagnéticos, aunque esto no se observa en ningún elemento puro, sino que solo se encuentra en compuestos, como los óxidos mixtos, conocidos como ferritas, de los que el ferrimagnetismo deriva su nombre. El valor de la susceptibilidad magnética se encuentra en un rango particular para cada tipo de material.

Los materiales que no son fuertemente atraídos por un imán se conocen como materiales paramagnéticos. Por ejemplo: aluminio, estaño, magnesio, etc. Su permeabilidad relativa es pequeña pero positiva. Por ejemplo: la permeabilidad del aluminio es: 1.00000065. Dichos materiales se magnetizan solo cuando se colocan en un campo magnético súper fuerte y actúan en la dirección del campo magnético.

Los materiales paramagnéticos tienen dipolos atómicos individuales orientados de forma aleatoria como se muestra a continuación:

Por lo tanto, la fuerza magnética resultante es cero. Cuando se aplica un campo magnético externo fuerte, los dipolos magnéticos permanentes se orientan paralelos al campo magnético aplicado y dan lugar a una magnetización positiva. Dado que la orientación de los dipolos paralela al campo magnético aplicado no es completa, la magnetización es muy pequeña.

Los materiales que son repelidos por un imán, como el zinc, el mercurio, el plomo, el azufre, el cobre, la plata, el bismuto, la madera, etc., se conocen como materiales diamagnéticos. Su permeabilidad es ligeramente inferior a uno. Por ejemplo, la permeabilidad relativa del bismuto es 0.00083, la del cobre es 0.000005 y la de la madera es 0.9999995. Se magnetizan ligeramente cuando se colocan en un campo magnético muy fuerte y actúan en la dirección opuesta a la del campo magnético aplicado.

En los materiales diamagnéticos, los dos campos magnéticos relativamente débiles causados por la revolución orbital y la rotación axial de los electrones alrededor del núcleo están en direcciones opuestas y se anulan entre sí. Los dipolos magnéticos permanentes están ausentes en ellos. Los materiales diamagnéticos tienen muy pocas o ninguna aplicación en la ingeniería eléctrica.

En un material diamagnético, los átomos no tienen un momento magnético neto cuando no hay un campo aplicado. Bajo la influencia de un campo aplicado (H), los electrones giratorios precesan y este movimiento, que es un tipo de corriente eléctrica, produce una magnetización (M) en la dirección opuesta a la del campo aplicado. Todos los materiales tienen un efecto diamagnético; sin embargo, a menudo el efecto diamagnético queda enmascarado por el término paramagnético o ferromagnético más grande. El valor de la susceptibilidad es independiente de la temperatura.

Los materiales que son fuertemente atraídos por un campo magnético o un imán se conocen como materiales ferromagnéticos, por ejemplo: hierro, acero, níquel, cobalto, etc. La permeabilidad de estos materiales es muy, muy alta (oscilando hasta varios cientos o miles).

Los efectos magnéticos opuestos del movimiento orbital y del giro de los electrones no se anulan entre sí en un átomo de dicho material. Hay una contribución relativamente grande de cada átomo que ayuda a establecer un campo magnético interno, de modo que cuando el material se coloca en un campo magnético, su valor aumenta muchas veces el valor que estaba presente en el espacio libre antes de que se colocara el material allí.

Para fines de ingeniería eléctrica, será suficiente clasificar los materiales simplemente como materiales ferromagnéticos y no ferromagnéticos. Estos últimos incluyen materiales de permeabilidad relativa prácticamente igual a la unidad, mientras que los primeros tienen una permeabilidad relativa muchas veces mayor que la unidad. Los materiales paramagnéticos y diamagnéticos se incluyen en los materiales no ferromagnéticos.

3.1 Materiales ferromagnéticos blandos

Tienen alta permeabilidad relativa, baja fuerza coercitiva, se magnetizan y desmagnetizan fácilmente y tienen una histéresis extremadamente pequeña. Los materiales ferromagnéticos blandos son el hierro y sus diversas aleaciones con materiales como el níquel, el cobalto, el tungsteno y el aluminio. La facilidad de magnetización y desmagnetización los hace muy adecuados para aplicaciones que implican un flujo magnético cambiante como en electroimanes, motores eléctricos, generadores, transformadores, inductores, receptores de teléfono, relés, etc. También son útiles para el apantallamiento magnético. Sus propiedades se pueden mejorar enormemente a través de una fabricación cuidadosa y mediante el calentamiento y el recocido lento para lograr un alto grado de pureza cristalina. El gran momento magnético a temperatura ambiente hace que los materiales ferromagnéticos blandos sean extremadamente útiles para circuitos magnéticos, pero los ferromagnéticos son muy buenos conductores y sufren pérdidas de energía por las corrientes de Foucault producidas en su interior. Hay una pérdida de energía adicional debido a que la magnetización no se produce de forma suave sino en pequeños saltos. Esta pérdida se llama pérdida residual magnética y depende puramente de la frecuencia de la densidad de flujo cambiante y no de su magnitud.

3.2 Materiales ferromagnéticos duros

Tienen una permeabilidad relativamente baja y una fuerza coercitiva muy alta. Son difíciles de magnetizar y desmagnetizar. Los materiales ferromagnéticos duros típicos incluyen el acero al cobalto y varias aleaciones ferromagnéticas de cobalto, aluminio y níquel. Retienen un alto porcentaje de su magnetización y tienen una pérdida por histéresis relativamente alta. Son muy adecuados para su uso como imanes permanentes como en altavoces, instrumentos de medición, etc.

Las ferritas son un grupo especial de materiales ferromagnéticos que ocupan una posición intermedia entre los materiales ferromagnéticos y los no ferromagnéticos. Consisten en partículas extremadamente finas de un material ferromagnético que posee una alta permeabilidad y se mantienen unidas con una resina aglutinante. La magnetización producida en las ferritas es lo suficientemente grande como para tener un valor comercial, pero su saturación magnética no es tan alta como la de los materiales ferromagnéticos. Al igual que en el caso de los materiales ferromagnéticos, las ferritas pueden ser blandas o duras.

4.1 Ferritas blandas

Los imanes de cerámica, también llamados cerámicas ferromagnéticas, están hechos de óxido de hierro, Fe2O3, con uno o más óxidos divalentes como NiO, MnO o ZnO. Estos imanes tienen un ciclo de histéresis cuadrado y una alta resistencia y desmagnetización, valorados para imanes en máquinas de computación donde se desea una alta resistencia. La gran ventaja de los ferritas es su alta resistividad. Los imanes comerciales tienen una resistividad tan alta como 10^9 ohm-cm. Las corrientes de Eddy resultantes de campos alternos se reducen al mínimo, y el rango de aplicación de estos materiales magnéticos se extiende a altas frecuencias, incluso a microondas. Los ferritas se fabrican cuidadosamente mezclando óxidos en polvo, compactándolos y sinterizándolos a altas temperaturas. Los transformadores de alta frecuencia en televisores y receptores de modulación de frecuencia se fabrican casi siempre con núcleos de ferrita.

4.2 Ferritas duras

Estos son materiales magnéticos cerámicos permanentes. La familia más importante de ferritas duras tiene la composición básica de MO·Fe2O3, donde M es un ion de bario (Ba) o estroncio (Sr). Estos materiales tienen una estructura hexagonal y son de bajo costo y densidad. Las ferritas duras se utilizan en generadores, relés y motores. Las aplicaciones electrónicas incluyen imanes para altavoces, timbres telefónicos y receptores. También se usan en dispositivos de sujeción para cerraduras de puertas, sellos, pestillos y en varios diseños de juguetes.

Fuente original: https://electronicspani.com/types-of-magnetic-materials/

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