La palabra histéresis se introdujo de una palabra griega antigua donde el significado se refiere a 'rezagado' o 'insuficiencia'. El término histéresis magnética fue fundado en el año 1890 por el científico James Alfred Ewing para conocer el desempeño y conductividad de las sustancias magnéticas. Antes de 1890, el trabajo sobre este concepto de histéresis en redes mecánicas fue realizado por James Maxwell. En consecuencia, los modelos que se desarrollaron a partir de histéresis cobraron mayor significación en los trabajos relacionados con la absorción y el magnetismo. Luego, el análisis matemático de histéresis magnética fue conocido en el período de 1970 por Mark Krasnosel y su equipo. Y ahora nuestro artículo explica la histéresis magnética, la curva B-H, su comportamiento y aplicaciones.
¿Qué es la histéresis magnética?
Este es el fenómeno de la densidad de magnetización 'B' que se retrasa después de la fuerza magnética 'H' que se produce en una sustancia magnética y se denomina 'Histéresis magnética'. Para ser claros, se puede explicar como cuando una sustancia magnética está bajo magnetización por primera vez y luego de otra manera, lo que completa un ciclo completo de magnetización, entonces se desarrolla una densidad de flujo que va por detrás de la fuerza de magnetización.
Material Magnético
Para sustancias magnéticas como el hierro, incluso cuando no están bajo el campo magnético, se mantendrá una parte de la alineación. Para que no estén magnetizados, necesita la aplicación de calor o campo magnético en la dirección inversa. Existen varios tipos de sustancias magnéticas como para, dia, Ferro y anti- ferromagnético materiales. Con las sustancias ferromagnéticas, el bucle de histéresis se puede desarrollar fácilmente.
Bucle de histéresis magnética
El bucle de histéresis define la relación que existe entre el campo de magnetización y la cantidad de efecto de magnetización. En el momento de modificar el campo magnético externo en un material ferromagnético, se desarrollará el bucle de histéresis. El siguiente gráfico describe las posiciones y el análisis detallado.
Bucle de histéresis
El bucle se forma mientras se mide B para múltiples valores de H y si estos valores se describen como una forma gráfica, entonces forma un bucle. Aquí,
- El valor de 'B' aumenta cuando el valor de 'H' aumenta simultáneamente.
- El aumento del impacto del campo magnético mejora el valor del magnetismo y, al final, llega al punto 'A', que se denomina punto de saturación donde 'B' permanece constante.
- Al disminuir la cantidad de campo magnético, el impacto del magnetismo también disminuye. Pero los valores de 'B' y 'H' son similares, que es '0', la sustancia magnética tiene pocas propiedades de magnetismo y esto se define como magnetismo residual o como retentividad.
- Y cuando hay una disminución en el efecto de un campo magnético, la propiedad del magnetismo también disminuirá. Y en 'C', el material se desmagnetiza por completo y no tiene propiedades magnéticas.
- Ambos procedimientos de dirección hacia adelante y hacia atrás completan un ciclo completo y forman un bucle que se denomina bucle de histéresis.
Magnetización o curva B-H
Con la teoría básica anterior, tenemos claro que las curvas de histéresis magnética son diferentes para diferentes tipos de materiales. A partir de la imagen de abajo, se observó que la densidad de flujo aumenta de manera correspondiente a la intensidad de campo hasta que llega a un valor específico y, después de este punto, la densidad de flujo permanece constante y la intensidad de campo uniforme aumenta.
Esto sucede debido a que existe una restricción en el flujo cantidad de densidad que podría desarrollar el núcleo a medida que todos los dominios presentes en la sustancia de hierro están exactamente alineados. Después de esto, no muestra ningún impacto en 'M', y en el gráfico, el punto donde la densidad de flujo está en el valor máximo se denomina Saturación Magnética.
La saturación se desarrolla debido a la alineación aleatoria de la disposición de las moléculas dentro de la sustancia central y esto modifica las partículas pequeñas dentro de la sustancia para obtener una alineación exacta. Cuando el valor de 'H' aumenta, habrá una disposición más perfecta de las partículas moleculares hasta que lleguen a desarrollar una mayor densidad de flujo. Y también el incremento en la fuerza del campo magnético debido a la mejora en la electricidad. Actual valle a través de la bobina no mostrará ningún efecto
Bucles de histéresis magnética para materiales duros y blandos
El resultado de la histéresis magnética es la disipación de energía no utilizada en la forma de calor donde la energía disipada está en proporción lineal a la extensión del bucle de histéresis. Las pérdidas desarrolladas debido a la histéresis magnética también muestran el efecto sobre el tipo alterno de transformadores donde hay una variación frecuente en la dirección de la corriente. Debido a esto, los polos magnéticos en el material del núcleo crean pérdidas ya que continuamente invierten su dirección. Las siguientes imágenes representan el bucle de histéresis en los materiales blandos y duros.
En imán suave
Bucle en imán suave
En imán duro
Curva de histéresis en imán duro
Las bobinas giratorias que están presentes en los sistemas de CC también desarrollarán pérdidas por histéresis, ya que tienen un paso continuo a través del polo magnético sur y norte. Como ya se ha dicho, el gráfico de bucle de histéresis se basa en el comportamiento del material magnético que se utiliza.
Magnetismo residual
A partir del bucle de histéresis magnética, la cantidad de densidad de flujo que mantiene la sustancia magnética se denomina magnetismo residual. Y la cantidad de mantenimiento se llama remanencia de la sustancia.
Fuerza coercitiva
La cantidad de fuerza de magnetización necesaria para eliminar la propiedad magnética restante del material se denomina fuerza coercitiva. Para finalizar el ciclo de histéresis, la fuerza magnética 'H' aumenta más en la dirección opuesta hasta que llega a un punto de saturación. Y el valor de 'H', llegará a cero y el bucle llegará a la ruta 'de', donde la ruta 'oe' es la propiedad magnética residual cuando la ruta está en la dirección opuesta.
La histéresis magnética resulta en la intemperancia de la energía desperdiciada como en la forma de calor. La energía que se disipa es relativa a la extensión del ciclo de histéresis. Especialmente existen dos tipos de material magnético donde esos son material magnético suave y material magnético duro .
Aplicaciones
Algunos de los aplicaciones de histéresis magnética son:
Como las sustancias magnéticas tienen un rango extendido de bucle de histéresis, estos se implementan en los dispositivos tales como
- Disco duro
- Dispositivos de grabación de audio
- Cintas magnéticas
- Tarjetas de crédito
Además, existen sustancias de bucle de histéresis magnética restringida y se utilizan en
- Transformadores
- Solenoides
- Electroimanes
- Relés
Empleado para amortiguar el movimiento angular de los satélites en la órbita terrestre mínima debido al advenimiento de la era espacial.
Y finalmente, se trata del concepto de histéresis magnética. En este artículo, llegamos a conocer el bucle de histéresis, la curva B-H, el magnetismo residual, la fuerza coercitiva y cómo el bucle difiere para la sustancia magnética blanda y dura y sus aplicaciones. Además, es importante saber cuál es el importancia de un bucle de histéresis ?
