Histéresis magnética

El fenómeno de la densidad de flujo B que va a la zaga de la fuerza de magnetización H en un material magnético se conoce como Histéresis magnética. La palabra histéresis se deriva de la palabra griega Hysterein que significa quedarse atrás.

En otras palabras, cuando el material magnético se magnetiza primero en una dirección y luego en la otra dirección, completando un ciclo de magnetización, se encuentra que la densidad de flujo B va a la zaga de la fuerza de magnetización aplicada H.

Hay varios tipos de materiales magnéticos, como materiales paramagnéticos, diamagnéticos, ferromagnéticos, ferromagnéticos y antiferromagnéticos. Los materiales ferromagnéticos son los principales responsables de la generación del ciclo de histéresis.

Cuando no se aplica el campo magnético, el material ferromagnético se comporta como un material paramagnético. Esto significa que en la etapa inicial no se alinea el dipolo del material ferromagnético, se colocan aleatoriamente.

Tan pronto como se aplica el campo magnético al material ferromagnético, sus momentos dipolares se alinean en una dirección particular, como se muestra en la figura anterior, lo que da como resultado un campo magnético mucho más fuerte.

Contenido:

Para comprender el fenómeno de la histéresis magnética, considere un anillo de material magnético enrollado uniformemente con un solenoide. El solenoide está conectado a una fuente de CC a través de un interruptor reversible de doble polo y doble tiro (DPDT), como se muestra en la siguiente figura:

Inicialmente, el interruptor está en la posición 1. Al disminuir el valor de R, el valor de la corriente en el solenoide aumenta gradualmente, lo que resulta en un aumento gradual de la intensidad de campo H, la densidad de flujo también aumenta hasta que alcanza el punto de saturación a y la curva obtenido es ‘oh‘. La saturación ocurre cuando al aumentar la corriente, el momento dipolar o las moléculas del material del imán se alinean en una dirección.

Ahora, al disminuir la corriente en el solenoide a cero, la fuerza de magnetización se reduce gradualmente a cero. Pero el valor de la densidad de flujo no será cero ya que todavía tiene el valor ‘transmisión exterior‘ cuando H=0, por lo que la curva obtenida es ‘abdominales‘ como se muestra en la siguiente figura. Este valor ‘transmisión exterior‘ de la densidad de flujo se debe al magnetismo residual.

Bucle de histéresis

Magnetismo Residual

El valor de la densidad de flujo ob retenido por el material magnético se llama magnetismo residual, y el poder de retenerlo se conoce como Remanencia del material.

Ahora, para desmagnetizar el anillo magnético, la posición del interruptor reversible DPDT se cambia a la posición 2 y, por lo tanto, la dirección del flujo de corriente en el solenoide se invierte, lo que da como resultado una fuerza de magnetización inversa H.

Cuando H aumenta en dirección inversa, la densidad de flujo comienza a disminuir y se vuelve cero (B=0) y la curva que se muestra arriba sigue el camino bc. El magnetismo residual del material se elimina aplicando la fuerza magnetizante conocida como fuerza coercitiva en la dirección opuesta.

Fuerza coercitiva

El valor de la fuerza magnetizante oc requerida para eliminar el magnetismo residual ob se llama Fuerza coercitiva mostrado en color rosa en la curva de histéresis que se muestra arriba.

Ahora, para completar el ciclo de histéresis, la fuerza de magnetización H se incrementa aún más en la dirección inversa hasta que alcanza el punto de saturación d pero en la dirección negativa, la curva sigue la trayectoria cd. El valor de H se reduce a cero H=0 y la curva obtiene la trayectoria de, donde oe es el magnetismo residual cuando la curva tiene sentido negativo.

La posición del interruptor se cambia a 1 nuevamente desde la posición 2 y la corriente en el solenoide se incrementa nuevamente como se hizo en el proceso de magnetización y debido a esto H se incrementa en la dirección positiva trazando el camino como ‘efa’, y finalmente, el bucle de histéresis está completo. En la curva nuevamente ‘of’ es la fuerza magnetizante, también conocida como la fuerza coercitiva requerida para eliminar el magnetismo residual ‘oe’.

Aquí, la fuerza coercitiva total requerida para eliminar el magnetismo residual en un ciclo completo se indica con ‘cf’. De la discusión anterior, está claro que la densidad de flujo B siempre va a la zaga de la fuerza de magnetización H. Por lo tanto, el bucle ‘abcdefa’ se llama el Bucle de histéresis magnética o Curva de histéresis.

La histéresis magnética da como resultado la disipación de energía desperdiciada en forma de calor. La energía desperdiciada es proporcional al área del bucle de histéresis magnética. Principalmente hay dos tipos de material magnético, material magnético blando y material magnético duro.

Material magnético suave

El material magnético blando tiene un bucle de histéresis magnética estrecho, como se muestra en la figura siguiente, que tiene una pequeña cantidad de energía disipada. Están hechos de material como hierro, acero al silicio, etc.

Bucle de material magnético suave

• Se utiliza en los dispositivos que requieren campos magnéticos alternos.
• Tiene una coercitividad baja.
• Baja magnetización
• Baja remanencia

material magnético duro

El material magnético duro tiene un ciclo de histéresis más amplio, como se muestra en la figura a continuación, y da como resultado una gran cantidad de disipación de energía y el proceso de desmagnetización es más difícil de lograr.

Bucle de material magnético duro

• Tiene alta remanencia
• Alta coercitividad
• Alta saturación

Aplicaciones de la Histéresis Magnética

• El material magnético que tiene un ciclo de histéresis más amplio se usa en dispositivos como cintas magnéticas, discos duros, tarjetas de crédito, grabaciones de audio, ya que su memoria no se borra fácilmente.
• Los materiales magnéticos que tienen un bucle de histéresis estrecho se utilizan como electroimanes, solenoides, transformadores y relés que requieren una disipación de energía mínima.

Publicaciones relacionadas:

¿Qué es la fuente de voltaje dependiente? Explicación del controlador de voltaje de CA monofásico Diferencia entre espejo cóncavo y convexo Gate Turn Off Thyristor (GTO) explicado Diferencia entre RTD y termistor Zonas de Protección y Zona Muerta o Ciega en Sistema de Potencia Magnetorresistencia Métodos de medición Explicación del número BCD o decimal codificado en binario Corriente de irrupción del transformador Arrancador de motor de CC de tres puntos Filtrado Secuencial Cero en Protección Diferencial