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La fisica y quimica

12.4: Diamagnetismo

         

            
            
                

                

                
                     

                
            
         

                
                 

             

             

                 

Mencionamos en Sección 12.1 que hay cinco tipos de magnetismo exhibidos por varios materiales. En esta sección tratamos el primero de ellos, a saber, el diamagnetismo.

Los materiales diamagnéticos tienen una susceptibilidad muy débil negativa , típicamente de orden 10 [ 19459032] 6 . Es decir, la permeabilidad relativa es ligeramente menor que 1. En consecuencia, cuando un material diamagnético se coloca en un campo magnético, (B < mu_oH )

Si ahora está escuchando sobre este fenómeno por primera vez, puede que se sorprenda un poco, y esperará que le presente una lista muy breve de materiales bastante exóticos que se sabe que son diamagnéticos. Entonces, aquí viene una sorpresa adicional : Todos los materiales son ​​diamagnéticos. Algunos materiales también pueden ser paramagnéticos o ferromagnéticos, y sus susceptibilidades paramagnéticas o ferromagnéticas positivas pueden ser mayores que su susceptibilidad diamagnética negativa, de modo que su susceptibilidad general es positiva. Pero todos los materiales son diamagnéticos, incluso si su diamagnetismo está oculto por su mayor paramagnetismo o ferromagnetismo .

 

Todos los materiales son diamagnéticos.

 

Una descripción adecuada del mecanismo a nivel atómico de la causa del diamagnetismo requiere un tratamiento de mecánica cuántica, pero podemos entender el fenómeno cualitativamente de manera clásica. Solo tenemos que pensar en un átomo como un núcleo rodeado de electrones que se mueven en órbitas alrededor del núcleo. Cuando un átomo (o una gran colección de átomos en una muestra macroscópica de materia) se coloca en un campo magnético, se induce una corriente dentro del átomo por inducción electromagnética. Es decir, se hace que los electrones orbiten alrededor del núcleo y, por lo tanto, le den al átomo un momento magnético, en una dirección tal que se oponga al aumento del campo magnético que lo causa. El resultado de que esto suceda a todos los átomos en una muestra macroscópica es que B ahora será menor que ( mu_0H ) [ 19459030], y la susceptibilidad será negativa. Pero, puede argumentar, estas corrientes inducidas y sus momentos magnéticos opuestos asociados durarán solo mientras el campo externo esté cambiando. De hecho, persiste mientras persista el campo de magnetización. La razon es la siguiente. En el Capítulo 10, estábamos tratando con cables, bobinas y resistencias, y cualquier corriente inducida por un campo magnético cambiante se disipó rápidamente. Sin embargo, para un electrón en una órbita alrededor de un núcleo, no hay resistencia, por lo que, una vez que se pone en movimiento, permanecerá en movimiento. La misma situación surgiría si tuviéramos que inducir una corriente en un bucle de alambre hecho de material superconductor cuya resistencia es cero. La corriente, una vez inducida, continúa y no se disipa como calor.