Principios del Magnetismo y Propiedades de Materiales Magnéticos

Conceptos Fundamentales del Magnetismo

1. Magnetismo

Es un fenómeno físico que se produce como consecuencia del movimiento de electrones.

2. Tipos de Imanes

• Imanes permanentes: Son aquellos cuyos efectos de imanación perduran debido a los materiales que los forman.
• Imanes temporales: Son aquellos que mantienen el magnetismo solamente mientras existe el fenómeno físico de magnetismo sobre ellos.

3. Líneas de Fuerza

Nos indican la intensidad del campo magnético de un imán o de un campo magnético determinado. Se dirigen del polo N al polo S y están más juntas en las regiones donde la atracción será mayor.

4. Intensidad de Campo (H)

Es la densidad de líneas de fuerza por cm² que hay en un campo magnético.

5. Flujo Magnético (Φ)

Es la cantidad total de líneas de fuerza que forman un campo magnético.

6. Inducción Magnética (B)

También se llama densidad de flujo magnético.

7. Permeabilidad Magnética (μ)

• Absoluta: Es el cociente de la inducción magnética (B) por la intensidad del campo magnético (H). μ = B/H.
• Relativa (μr): Es la relación existente entre la permeabilidad absoluta de un material y la permeabilidad del vacío.

8. Fuerza Magnetomotriz (FMM)

Es la fuerza que permite mantener el campo magnético en un circuito electromagnético.

9. Imanación Residual (Remanencia)

Imanación que subsiste en un cuerpo ferromagnético después de suprimir el campo magnetizante. Se utiliza, por ejemplo, en el cebado de las dinamos.

Clasificación de Materiales Magnéticos

1. Tipos de Sustancias Magnéticas

• Paramagnéticas: Sustancias que adquieren en un campo magnético externo una imanación débil. Tienen por efecto aumentar la inducción magnética (Ej: aire, aluminio).
• Diamagnéticas: Sustancias que adquieren en un campo magnético externo una imanación siempre débil, pero tienen por efecto disminuir la inducción magnética (Ej: oro, cobre).
• Ferromagnéticas: Sustancias capaces de adquirir una imanación importante en un campo magnético externo y susceptibles de mantener total o parcialmente esta imanación una vez ha cesado la acción del campo (Ej: hierro, níquel).

2. Campo Coercitivo (Hc)

Campo magnético necesario para llevar a cero la inducción magnética (o imanación) de un cuerpo ferromagnético previamente imanado.

3. Reluctancia Magnética (ℜ)

Es la resistencia que opone un circuito magnético a la creación de un flujo magnético.

4. Remanencia (Br)

Propiedad que tienen los cuerpos ferromagnéticos de conservar una cierta inducción magnética después de suprimir el campo magnetizante. (Similar a la Imanación Residual).

5. Saturación Magnética

Estado de una sustancia ferromagnética colocada en un campo de intensidad magnética suficiente para que su intensidad de imanación resulte independiente del campo externo aplicado (o aumente muy poco con él).

Ciclo de Histéresis Magnética

Describe la relación entre la inducción magnética (B) y la intensidad de campo magnético (H) en un material ferromagnético.

1. Partiendo del punto 0 (material desmagnetizado) donde B y H son igual a 0, se va aumentando progresivamente H, adquiriendo pares de valores (H, B).
2. Una vez alcanzado el punto de saturación, se disminuye progresivamente H. Se observa que cuando H es 0, la inducción B no lo es, presentándose en este caso un valor Br debido al magnetismo remanente (Remanencia).
3. Si se continúa disminuyendo H (aplicando un campo en sentido contrario, valores negativos), la inducción B se hace nula para H = -Hc. Este valor Hc corresponde con el denominado campo coercitivo.
4. Se continúa asignando valores negativos a H hasta llegar al punto de saturación en sentido inverso (-Hs).
5. Se aumenta H desde -Hs.
6. Se siguen aumentando los valores para H (haciéndose menos negativo y luego positivo). Al aumentar H desde la saturación negativa, B se vuelve cero cuando H = +Hc (campo coercitivo).
7. Se continúa el aumento de H y B positivos hasta alcanzar nuevamente la saturación positiva, completando el ciclo.

Corrientes Parásitas o de Foucault

Son corrientes eléctricas inducidas que circulan por materiales conductores (especialmente ferromagnéticos) al estar sometidos a una variación de flujo de inducción magnética. Estas corrientes dan lugar a pérdidas de energía por efecto Joule. Para disminuirlas, se construyen las piezas de los núcleos magnéticos (como en transformadores y motores) laminadas, es decir, con chapas de espesores mínimos aisladas entre sí.