¿Qué es un Ferromagnet?

Los materiales ferromagnéticos generalmente se basan en el elemento de hierro y representan uno de los tres tipos de magnetismo que se encuentran en la naturaleza, distintos del diamagnetismo y el paramagnetismo. Las características principales de los ferromagnets son que exhiben un campo magnético natural en ausencia de que este primero se imponga a la sustancia por una fuente de campo magnético externo, y el campo es, para todos los efectos, permanente. Los materiales diamagnéticos, por el contrario, muestran un campo magnético débil e inducido que es directamente opuesto al presente en el hierro. Los materiales paramagnéticos incluyen metales de aluminio y platino, que pueden inducirse a tener también un ligero campo magnético, pero pierden rápidamente el efecto cuando el campo inductor se elimina.

El material más común en la naturaleza que exhibe propiedades ferromagnéticas es de hierro, y esta calidad se conoce por más de 2,000 años. Otras tierras raras también pueden exhibir el ferromagnetismo, como el gadolinio y el disprosio. Metales que actúan como aleaciones ferromagnéticasIncluya cobalto aleado con samariam o neodimio.

El campo magnético en un ferromagnet se centra en regiones atómicas donde los giros de electrones están alineados en paralelo entre sí, conocidos como dominios. Estos dominios son fuertemente magnéticos, pero dispersos aleatoriamente a lo largo de la mayor parte de un material en sí, lo que le da un magnetismo natural débil o neutro general. Al tomar tales campos magnéticos naturalmente y exponerlos a una fuente magnética externa, los dominios en sí mismos se alinearán y el material retendrá un campo magnético uniforme, fuerte y duradero. Este aumento en el magnetismo general de una sustancia se conoce como permeabilidad relativa. La capacidad del hierro y las tierras raras para retener esta alineación de los dominios y el magnetismo general se conoce como histéresis.

Si bien un ferromagnet conserva su campo cuando se elimina el campo magnético inductor, solo se retiene a una fracción del origenFuerza inal con el tiempo. Esto se conoce como remanencia. La remanencia es importante para calcular la fuerza de los imanes permanentes basados ​​en el ferromagnetismo, donde se utilizan en dispositivos industriales y de consumo.

Otra limitación de todos los dispositivos de Ferromagnet es que la propiedad del magnetismo se pierde por completo en un cierto rango de temperatura conocido como temperatura de Curie. Cuando se excede la temperatura de Curie para un ferromagnet, sus propiedades cambian a la de un paramagnet. La ley curie de la susceptibilidad paramagnética utiliza la función Langevin para calcular el cambio en las propiedades ferromagnéticas a paramagnéticas en composiciones de materiales conocidas. El cambio de un estado a otro sigue una curva predecible, ascendente y de forma parabólica a medida que aumenta la temperatura. Esta tendencia al ferromagnetismo a debilitarse y eventualmente desaparecer a medida que aumenta la temperatura se conoce como agitación térmica.

El zumbido eléctrico escuchado en un transformador sin partes móviles se debe a su utilización de un FERRomagnet, y se conoce como magnetostricción. Esta es una respuesta del Ferromagnet al campo magnético inducido creado por la corriente eléctrica alimentada al transformador. Este campo magnético inducido hace que el campo magnético natural de la sustancia cambie ligeramente para alinearse con el campo aplicado. Es una respuesta mecánica en el transformador a la corriente alterna (AC), que se alterna generalmente en 60 ciclos de Hertz, o 60 veces por segundo.

La investigación avanzada utilizando propiedades de Ferromagnet tiene varias aplicaciones potenciales emocionantes. En astronomía, se está diseñando un líquido ferromagnético como una forma de espejo líquido que podría ser más suave que los espejos de vidrio y creado a una fracción del costo de telescopios y sondas espaciales. La forma del espejo también podría cambiarse al ciclar actuadores de campo magnético en un ciclos de kilohertz.

El ferromagnetismo también se ha descubierto en concierto con la superconductividad en la investigación en curso realizada en 2011. Un compuesto de níquel y bismuto, BI ₃ Ni, diseñado a escala nanométrica, o una mil millones de medidores, exhibe propiedades diferentes a las del mismo compuesto en muestras más grandes. Las propiedades del material a esta escala son únicas, ya que el ferromagnetismo generalmente cancela la superconductividad, y sus usos potenciales aún se están explorando.

La investigación alemana sobre semiconductores basados ​​en un ferromagnet involucra el compuesto Gallium manganeso Arsénico, Gamnas. Se sabe que este compuesto tiene la temperatura más alta de cualquier semiconductor de ferromagnet, de 212 ° Fahrenheit (100 ° Celsius). Tales compuestos se están investigando como un medio para ajustar dinámicamente la conductividad eléctrica de los superconductores.