Permeabilidad

Por definición, la permeabilidad magnética es una unidad física con el símbolo µ. Es similar a la susceptibilidad e indica la permeabilidad de un material a la densidad de flujo magnético. Esta se incrementa en un material con alta permeabilidad debido a su magnetización. La resistencia de dicho material es correspondientemente baja. Entre los materiales con alta permeabilidad magnética se incluyen el hierro y otros materiales ferromagnéticos. La permeabilidad establece la relación entre un campo magnético y la densidad de flujo magnético.

Cálculo de la permeabilidad

Un campo magnético (intensidad del campo magnético) (H) se describe utilizando la permeabilidad magnética (µ) y la densidad de flujo magnético (B).

Esto tiene el siguiente aspecto:

  (1)

La constante de campo magnético es la escala de la permeabilidad magnética. Se simboliza µ0 y está sujeta a la siguiente ley:

 (2)

La denominada permeabilidad magnética se calcula a partir de esta constante de campo magnético y de una permeabilidad magnética relativa específica del material (también denominada permeabilidad absoluta):

(3)

Por definición, en el vacío:

(4)

Con (4) y (1) se obtiene lo siguiente: 

(5)

Esta ley implica que la densidad de flujo magnético de un material es particularmente alta cuando su permeabilidad magnética también es muy alta. Esto confirma que la materia influye en los campos magnéticos de tal manera que se desarrolla una densidad de flujo magnético en el material que depende de su permeabilidad específica.

Calcular la densidad de flujo magnético

Al multiplicar la densidad de flujo en el vacío por la permeabilidad magnética relativa se obtiene la densidad de flujo magnético. Esta densidad de flujo se determina por la influencia del material en su interior. De ello se deduce que el material amplifica el campo magnético cuando el número de permeabilidad es >1. Sin embargo, si el valor es <1, el campo magnético se debilita. En la literatura, la permeabilidad relativa suele expresarse simplemente con la letra µ sin subíndice.

¿Qué materiales tienen qué permeabilidad magnética?

1.Materiales ferromagnéticos
Los materiales ferromagnéticos (por ejemplo, el hierro) tienen una permeabilidad magnética relativa >1. Esto se debe a que están formados por átomos individuales, que a su vez tienen espines de electrones. Tienen la propiedad de alinearse con un campo magnético externo, con lo que se forma un nuevo campo magnético en el espacio exterior. En ocasiones, éste puede ser varios órdenes de magnitud más fuerte que el campo magnético necesario para alinear los espines de los electrones. En los materiales ferromagnéticos, la llamada interacción de intercambio estabiliza la alineación de los espines de los electrones. Esto hace que la permeabilidad magnética relativa sea muy alta. En materiales muy especiales, como los amorfos (por ejemplo, el vidrio metálico), el número de permeabilidad es superior a 100.000, mientras que en el hierro es de unos 10.000.

2.Paramagnetos
Los paramagnetos se magnetizan en un campo magnético externo de tal manera que el campo magnético de su interior se refuerza. Por tanto, también tienen espines electrónicos alineables. Sin embargo, éstos no se estabilizan mediante la llamada interacción de intercambio. Por ello, el paramagnetismo sólo refuerza ligeramente un campo magnético. Esta es también la razón por la que la permeabilidad relativa es sólo de unas milésimas a 100.000 por encima del valor 1.

3.Materiales diamagnéticos
Los materiales diamagnéticos son sustancias que no son ni para- ni ferromagnéticas. Tienen una permeabilidad magnética relativa <1 y debilitan el campo magnético externo. En el interior de un imán de diamante no hay espines de electrones que se alineen. En su lugar, la penetración del campo magnético externo en el material induce una corriente eléctrica. Fiel a la regla de Lenz, ésta se dirige en dirección opuesta a la causa real: el campo magnético de la corriente inducida debilita el campo magnético externo. En realidad, el diamagnetismo se da en prácticamente cualquier material, por ejemplo en los para- y ferromagnetos. Sin embargo, el efecto es claramente superpuesto por los imanes elementales, ya que pueden alinearse.

4.Superconductores
Los superconductores son un caso especial de permeabilidad: tienen una permeabilidad 0, que elimina por completo la densidad de flujo magnético en su interior. Esto significa que un superconductor no permite que un flujo magnético lo atraviese. Por eso las líneas de campo discurren alrededor de un superconductor. Por este motivo, los superconductores suelen denominarse imanes de diamante perfectos. Hay experimentos interesantes en este contexto: por ejemplo, los superconductores flotan en un campo magnético.