El bucle de histéresis y las propiedades magnéticas
Se puede aprender mucho sobre las propiedades magnéticas de un material estudiando su bucle de histéresis. Un bucle de histéresis muestra la relación entre la densidad de flujo magnético inducido (B) y la fuerza de magnetización (H). A menudo se denomina bucle B-H. A continuación se muestra un ejemplo de bucle de histéresis.
El bucle se genera midiendo el flujo magnético de un material ferromagnético mientras se modifica la fuerza magnetizante. Un material ferromagnético que nunca ha sido magnetizado previamente o que ha sido completamente desmagnetizado seguirá la línea de puntos al aumentar H. Como demuestra la línea, cuanto mayor sea la cantidad de corriente aplicada (H+), más fuerte será el campo magnético en el componente (B+). En el punto «a» casi todos los dominios magnéticos están alineados y un aumento adicional de la fuerza de magnetización producirá muy poco aumento del flujo magnético. El material ha alcanzado el punto de saturación magnética. Cuando H se reduzca a cero, la curva se desplazará del punto «a» al punto «b». En este punto, se puede observar que permanece algo de flujo magnético en el material aunque la fuerza de magnetización sea nula. Esto se denomina punto de retentividad en el gráfico e indica la remanencia o nivel de magnetismo residual en el material. (Algunos de los dominios magnéticos siguen alineados pero otros han perdido su alineación). Al invertir la fuerza de magnetización, la curva se desplaza hasta el punto «c», donde el flujo se ha reducido a cero. Este punto se denomina punto de coercitividad en la curva. (La fuerza magnetizante invertida ha volteado suficientes dominios para que el flujo neto dentro del material sea cero). La fuerza necesaria para eliminar el magnetismo residual del material se llama fuerza coercitiva o coercitividad del material.
Al aumentar la fuerza magnetizante en sentido negativo, el material volverá a saturarse magnéticamente pero en sentido contrario (punto «d»). Al reducir H a cero, la curva llega al punto «e». Tendrá un nivel de magnetismo residual igual al alcanzado en la otra dirección. Si se vuelve a aumentar H en la dirección positiva, B volverá a ser cero. Observe que la curva no volvió al origen de la gráfica porque se requiere alguna fuerza para eliminar el magnetismo residual. La curva tomará un camino diferente desde el punto «f» de vuelta al punto de saturación donde con completa el bucle.
A partir del bucle de histéresis, se pueden determinar una serie de propiedades magnéticas primarias de un material.
- Retentividad – Medida de la densidad de flujo residual correspondiente a la inducción de saturación de un material magnético. En otras palabras, es la capacidad de un material para retener una cierta cantidad de campo magnético residual cuando se elimina la fuerza de magnetización después de alcanzar la saturación. (El valor de B en el punto b de la curva de histéresis.)
- Magnetismo residual o flujo residual – la densidad de flujo magnético que permanece en un material cuando la fuerza magnetizante es nula. Nótese que el magnetismo residual y la retentividad son lo mismo cuando el material ha sido magnetizado hasta el punto de saturación. Sin embargo, el nivel de magnetismo residual puede ser menor que el valor de retentividad cuando la fuerza magnetizante no alcanzó el nivel de saturación.
- Fuerza coercitiva – La cantidad de campo magnético inverso que debe aplicarse a un material magnético para que el flujo magnético vuelva a cero. (El valor de H en el punto c de la curva de histéresis.)
- Permeabilidad, m – Propiedad de un material que describe la facilidad con que se establece un flujo magnético en el componente.
- Reluctancia – Es la oposición que muestra un material ferromagnético al establecimiento de un campo magnético. La reluctancia es análoga a la resistencia en un circuito eléctrico.