Todo tipo de materiales y sustancias poseen algún tipo de propiedades magnéticas que se enumeran más adelante en este artículo. Pero normalmente la palabra "materiales magnéticos" se usa solo para materiales ferromagnéticos (descripción abajo), sin embargo, los materiales pueden clasificarse en las siguientes categorías según las propiedades magnéticas que muestren. Los dos tipos más comunes de magnetismo son el diamagnetismo y el paramagnetismo, que representan la mayor parte de la tabla periódica de los elementos a temperatura ambiente. Estos elementos suelen referirse como no magnéticos, mientras que aquellos que se consideran magnéticos en realidad se clasifican como ferromagnéticos. El único otro tipo de magnetismo observado en elementos puros a temperatura ambiente es el antiferromagnetismo. Finalmente, los materiales magnéticos también pueden clasificarse como ferrimagnéticos, aunque esto no se observa en ningún elemento puro, sino que solo puede encontrarse en compuestos, como los óxidos mezclados, conocidos como ferritas, de los cuales deriva el nombre de ferrimagnetismo. El valor de la susceptibilidad magnética se encuentra dentro de 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. Tales materiales se magnetizan solo cuando se colocan en un campo magnético super 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:

La fuerza magnética resultante es por lo tanto cero. Cuando se aplica un campo magnético externo fuerte, los dipolos magnéticos permanentes se orientan paralelamente al campo magnético aplicado y generan una magnetización positiva. Dado que la orientación de los dipolos en paralelo al campo magnético aplicado no es completa, la magnetización es muy pequeña.

Los materiales que son repelidos por un imán, como el zinc, mercurio, plomo, azufre, cobre, plata, bismuto, madera, etc., se conocen como materiales diamagnéticos. Su permeabilidad es ligeramente menor que uno. Por ejemplo, la permeabilidad relativa del bismuto es 0,00083, el cobre es 0,000005 y 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 cancelan entre sí. No existen dipolos magnéticos permanentes en ellos, los materiales diamagnéticos tienen muy pocas o ninguna aplicación en ingeniería eléctrica.

En un material diamagnético, los átomos no tienen momento magnético neto cuando no hay un campo aplicado. Bajo la influencia de un campo aplicado (H), los electrones que giran 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 está 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 imán se conocen como materiales ferromagnéticos, por ejemplo: hierro, acero, níquel, cobalto, etc. La permeabilidad de estos materiales es muy, muy alta (rango de varias centenas o miles).

Los efectos magnéticos opuestos del movimiento orbital del electrón y del espín del electrón no se eliminan mutuamente 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 se incrementa muchas veces respecto al valor que tenía en el espacio libre antes de que el material fuera colocado allí.

Para fines de ingeniería eléctrica, será suficiente clasificar los materiales simplemente como materiales ferromagnéticos y no ferromagnéticos. Estos últimos incluyen materiales con 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 pertenecen a los materiales no ferromagnéticos.

3.1 Materiales ferromagnéticos blandos

Tienen una permeabilidad relativa alta, una fuerza coercitiva baja, 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 níquel, cobalto, tungsteno y aluminio. La facilidad de magnetización y desmagnetización los hace altamente adecuados para aplicaciones que implican flujo magnético variable, como en electroimanes, motores eléctricos, generadores, transformadores, inductores, receptores telefónicos, relés, etc. También son útiles para la protección magnética. Sus propiedades pueden mejorarse considerablemente mediante una fabricación cuidadosa y calentamiento y recocido lento para lograr un alto grado de pureza cristalina. Un 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 corrientes de Eddy producidas dentro de ellos. Además, hay pérdida de energía adicional debido a que la magnetización no progresa de manera suave, sino en saltos diminutos. 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 acero de cobalto y varias aleaciones ferromagnéticas de cobalto, aluminio y níquel. Retienen un alto porcentaje de su magnetización y tienen pérdidas de histéresis relativamente altas. Son muy adecuados para su uso como imanes permanentes en altavoces, instrumentos de medición, etc.

Los ferritos son un grupo especial de materiales ferromagnéticos que ocupan una posición intermedia entre los materiales ferromagnéticos y no ferromagnéticos. Consisten en partículas extremadamente finas de un material ferromagnético con alta permeabilidad, y están unidas con una resina adhesiva. La magnetización producida en los ferritos es lo suficientemente grande como para tener valor comercial, pero sus saturaciones magnéticas no son tan altas como las de los materiales ferromagnéticos. Al igual que en el caso de los ferromagnéticos, los ferritos pueden ser ferritos blandos o duros.

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, que son valorados en imanes para 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, por lo tanto, 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 permanentes cerámicos. 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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