Curvas de imantación

Tecnología. Magnetización. Fuerza coecitiva. Ciclo de histéresis. Campo y corriente

  • Enviado por: Claudio Sativo
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
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Curvas de Magnetización

A continuación presentaremos 2 curvas de magnetización :

Magnetismo Remanente - Fuerza coecitiva

Figura 1

  • Bobina con núcleo de hierro

  • Se logra una inducción B = 18.000 gauss o sea 18.000 líneas por cm² si suponemos que es µ = 90 la permeabilidad del material magnético.

Se somete a un campo magnético creciente (H) (aumentando gradualmente la intensidad (I) de la corriente que circula por las espiras de la bobina), sucederá, en el supuesto que se trate de un hierro “Virgen” (nunca anteriormente magnetizado), que la inducción magnetica (), crecerá también gradualmente, partiendo de cero, tal como se representa por la curva de magnetización de ciclo de histeresis de trazos 0A, hasta que la inducción alcance su valor máximo posible ( max.) correspondiente a la saturación del material del núcleo. Este valor máximo está medido por

0b = aA =  max:

Curva de magnetización (ciclo de histéresis)

Figura 2

Inducción en el núcleo

 (gauss)

Inducción máxima ( max) = aA = 0b

Magnetismo remanente (BT) = 0C

Fuerza coecitiva (HC) = 0D

aA = a' E

0C = 0F

0D = 0G

Campo y corriente magnetizantes

H = 125 • N • I G

L

Al crear el campo magnetizante con una bobina determinada sucede que : 1,25 • N = constante K

L

H = K • I

Y entonces:

La curva de trazos OA corresponde a la primera magnetización (mediante un campo H creado en una bobina por una corriente I), de un trozo o núcleo de “Hierro Virgen”. En el punto A se ha llegado a la saturación y aunque siga creciendo H, ya no aumenta .

En esta figura se ha alcanzado la saturación para un valor de H definido por la abscisa Oa. A partir de ahora, por mucho que aumentemos el valor de I (y por tanto de H) ya no repercutirá en el crecimiento de la inducción (), porque la naturaleza del núcleo ya saturado, no permite el establecimiento de nuevas líneas de fuerza magnéticas.

Reduciendo el campo (H), disminuye el valor I, la disminución de la inducción () sigue una curva distinta de la OA, como la AC, esta indica los mismos valores para H, B y otros más elevados. Disminuyendo I (y por consiguiente H) hasta el valor cero, comprobamos que la inducción () no se anula, pero retiene un cierto valor (BR = OC) y se denomina magnetismo remunente.

Si queremos anular en su totalidad la inducción y así toda la huella de magnetismo en el núcleo se aplica un campo en sentido inverso (invirtiendo en el sentido de la corriente de la bobina) y  sigue decreciendo, y se anula para un cierto valor

HC = OD.

Si aumenta negativamente (H), la inducción vuelve a aparecer con poolaridad invertida, aumentando hasta el valor máximo del punto E.

Nuevamente se alcanza la saturación con un campo magnetizante, inverso al anterior.

Para anular la inducción máxima se reduce a partir de F (Se desminuye el valor de I en la bobina) el valor de la corriente es cero, H también es nulo, pero hay cierto magnetismo remanente, cuya intensidad es -, de valor absoluto. Para construir el campo remanente se invierte otra vez el sentido de la corriente, y aumentar su valor (FG) hasta alcanzar la fuerza coescitiva HC = OG para la cual la inducción es nula.

Ciclo de Histéresis.

La curva representada anteriormente, representa para un material ferro-magnético normal (no “virgen”), un ciclo magnético completo.

Esta doble curva, llamada también lazo o bucle de histéresis, o simplemente ciclo de histeresis, caracteriza perfectamente a cada tipo de material magnético y nos permite deducir su comportamiento, siempre que conozcamos su “historia magnética”. Decimos esto porque vemos que cada valor del campo aplicado (H) corresponden dos posibles valores de la inducción () obtenida en el material. Por ejemplo, para un mismo campo (H), un poco mayor que OG, podemos tener una inducción muy pequeña si nos movemos sobre la curva GA, o muy elevada (próxima al valor de saturación) si nos desplazamos sobre la curva AC.

Un importante aprovechamiento de estas curvas consiste en que nos permite calcular fácilmente el valor aproximado de la permeabilidad del material respectivo para unas condiciones de funcionamiento dadas, ya que sabemos que:

µ = 

H

Otra gran utilidad del ciclo de histéresis es que no permite proporcionar una información inmediata sobre las pérdidas de energía que, sobre un núcleo magnético se manifiestan en forma de calentamiento, cuando se le somete a la acción de un campo que varía rápida y alternativamente. El valor de las perdidas por histéresis durante cada ciclo de variación es siempre proporcional al área limitada por la curva cerrada ACDEFGA.

Se comprende las razones de esta perdida de energía, bajo forma de calor, si recordamos la teoría molecular de la imantación. A cualquier situación o grado de imantación del material de que se trate, corresponderá una cierta organización u orientación de los imanes moleculares respectivos. Y si variamos la intensidad y sobre todo el sentido del campo aplicado al núcleo , se verán obligados los imanes moleculares a efectuar giros y desplazamientos que, a dar lugar entre rozamientos entre los mismos realizarán un trabajo, consumiendo una energía que aparecerá bajo forma de calor, a causa de la “inescia” o “pereza”, que los imanes moleculares presentan cuando se les obliga a cambiar de orientación, aparecen en las curvas de magnetización (ciclo de histéresis) retrasados los valores tomados por la inducción () con relación a los correspondientes del campo magnetizante (H)

Para terminar, agregaremos, que antes de decidir la adopción de un cierto material magnético, deberemos conocer sus curvas de magnetización y según la finalidad que el núcleo deba cumplir, lo elegiremos de una u otras características. Por ejemplo, para la construcción de imanes permanentes con destino a altavoces, instrumentos en aparato de medida de cuadro móvil u otros usos, nos interesa un material cuyo ciclo de histéresis presente valores elevados para el magnetismo remanente y la fuerza coecitiva; si alcanzan estas características con aceros templados especiales, aleados con otros materiales como níquel y cobalto por ejemplo. Pero si el material magnético está destinado a electroimanes o a máquinas eléctricas para corriente alternas (generadores o motores) interesará que el ciclo de histéresis sea muy estrecho (área muy reducida) con un valor lo menos posible para la fuerza coescitiva. Esto se logra utilizando hierros o aceros dulces.

Los aceros dulces, es decir, recocidos, tienen un ciclo estrecho y una imantación remanente que puede ser mayor que la de los aceros templados, pero un campo coescitivo del orden de 2 oersteds. Para obtener un imán permanente se utiliza un acero templado, a causa del gran valor del campo coescitivo. En efecto , un imán esta siempre sometido a su propio campo, que es desmagnetizante; si el campo coescitivo es del mismo orden que el campo desmagnetizante, el imán se desimantará.

BIBLIOGRAFÍA

El gran saber Larousse

Enciclopedia de las Ciencias Larousse