Magnetisació

Magnetisació, imantació o imanación d'un material és la densitat de moments dipolares magnètics que són magnetizados pel metal, un procés de separació que es porta a terme quan un dels seus components és ferromagnético.

___MATH_0___

En la majoria dels materials, la magnetisació apareix quan s'aplica un camp magnètic a un cos. En uns pocs materials, principalment els ferromagnéticos, la magnetisació pot tindre valors alts i existir encara en absència d'un camp extern. També es pot magnetizar un cos fent-ho girar. El càlcul analític de la magnetisació d'un element és, en general, impossible, lo que inclou casos tan simples com els electroimanes en forma de barra o de ferradura. En certs casos en els que el cos adopta una forma concreta és possible la solució analítica, com en un bou o un anell completament enrollat en un conductor (anell de Rowland) o en esferes en camps uniformes; hi ha també situacions físiques en les que són possibles certes simplificació per a la seua resolució.

Per a descriure la imanación es recorre a tres camps promediados en l'espai, que descriuen de forma macroscòpica les càrregues en moviment, els moments magnètics quàntics i el camp d'inducció magnètica B:

• B és el promig del camp magnètic microscòpic (que es representa en la mateixa lletra que el camp real, lo que dona orige a confusions).
• M es referix als moments dipolares magnètics de les càrregues lligades.
• H és l'excitació magnètica i es referix a les corrents lliures i els pols magnètics. Encara que s'identifica en el camp extern, el camp H pot tindre fonts en el cos magnetizado.

La relació entre estos tres camps és:

___MATH_1___

En un anell de Rowland, el camp M depén del camp H, i estan relacionats per la susceptibilitat magnètica:

___MATH_2___

(Encara que deuria dependre de B, depén de H per raons històriques. Vore Camp magnètic: nom.) Ya que en general M i H no tenen la mateixa direcció, es pot definir la susceptibilitat a partir dels seus mòduls:

___MATH_3___

A la seua volta, B i H es relacionen de la següent manera:

___MATH_4___

a on μ és la permeabilidad magnètica del mig en el que apareix el camp magnètic. És una equació constitutiva en la que, segons el mig material pot ser una constant, un camp escalar dependent del temps i/o de la posició, un tensor (matriu) en el cas dels materials anisótropos o inclús estar indefinit. També depén de la forma del cos, ya que la relació solament és llineal en casos molt concrets, com a barres infinites, esferes en camps uniformes i anells de Rowland.

Si la magnetisació és positiva, el camp magnètic es reforça en l'interior del material (com ocorre en els paramagnetos i en els ferromagnetos, per eixemple).

En canvi, si la magnetisació és negativa, el camp magnètic es debilita en l'interior del material (com ocorre en els diamagnetos). En els superconductorés, l'inducció magnètica B és nula, aixina que la magnetisació ha de ser sempre de la mateixa magnitut i direcció que el camp magnètic H, pero en sentit invers.

El camp de imanación es pot expressar pels seus efectes macroscòpics de dos formes:

• a on té component tangencial, en una corrent superficial. Formalment és rot M i contribuïx al camp B;
• a on té component normal, en un pol magnètic. Formalment és -div M i contribuïx al camp H.

Descripció microscòpica de l'imantació

A un nivell microscòpic solament hi ha càrregues en moviment, moments magnètics intrínsecs i el camp B. El camp M es pot determinar a partir de l'estructura microscòpica, pero per a això cal recórrer a la mecànica quàntica, puix en mecànica clàssica els moments intrínsecs no tenen explicació i el moviment electrònic produïx una magnetisació idénticamente nula (les derivació clàssiques que donen resultats no nuls no tenen en conte el moviment complet de tots els electrons).