Histéresis Magnética

En nuestro estudio sobre el electromagnetismo existe un término que debemos de tocar porque es importante, se trata nada más y nada menos que sobre la Histéresis Magnética, aunque esta parte del tema ya la hemos tocado en los transformadores , es buen momento para ampliar la definición en base a sus términos magnéticos.

Por ahora sabemos que el flujo magnético generado por una bobina electromagnética es la cantidad de campo magnético o líneas de fuerza producidas dentro de un área determinada y que es más común llamarle "densidad de flujo". Donde se le asigna el símbolo B como la unidad de densidad de flujo y que esta a su vez, se mide en Teslas ( T ).

También sabemos por los artículos correspondientes al tema del electromagnetismo , que la fuerza magnética de un electroimán depende de la cantidad de vueltas de la bobina, la corriente que fluye a través de la bobina o el tipo de material del núcleo que se está utilizando, y si aumentamos la corriente o la cantidad de vueltas podemos aumentar la intensidad del campo magnético, todo esto relacionado con el símbolo H.

Anteriormente, la permeabilidad relativa, el símbolo μr se definía como la relación de la permeabilidad absoluta μ y la permeabilidad del espacio libre μ0 (un vacío) y esto se daba como una constante. Sin embargo, la relación entre la densidad de flujo, B y la intensidad del campo magnético, H puede definirse por el hecho de que la permeabilidad relativa, μr no es una constante, sino una función de la intensidad del campo magnético, que da la densidad de flujo magnético como: B = μH.

Luego, la densidad del flujo magnético en el material aumentará en un factor más grande como resultado de su permeabilidad relativa para el material en comparación con la densidad del flujo magnético en vacío, μ_o H y para una bobina de núcleo de aire, esta relación se da como:

Entonces, para los materiales ferromagnéticos, la relación entre la densidad de flujo y la intensidad de campo ( B / H ) no es constante sino que varía con la densidad de flujo. Sin embargo, para bobinas con núcleo vacío o cualquier núcleo mediano no magnético como maderas o plásticos, esta relación se puede considerar como una constante y esta constante se conoce como μ o , la permeabilidad del espacio libre.

Representando los valores de densidad de flujo, ( B ) en contra de la intensidad de campo, ( H ) que puede producir un conjunto de curvas llamadas curvas de magnetización , curvas de histéresis magnéticos o más comúnmente Curvas BH para cada tipo de material de núcleo utilizado.

La magnetización o Curva BH (Densidad de Flujo / Intensidad de Campo)

El conjunto de curvas de magnetización ( M ) anterior, representa un ejemplo de la relación entre B y H para los núcleos de hierro suave y acero, pero cada tipo de material del núcleo tendrá su propio conjunto de curvas de histéresis magnética. Puede observar que la densidad de flujo aumenta en proporción a la intensidad de campo hasta que alcanza un cierto valor donde ya no puede aumentar, volviéndose casi nivelado y constante a medida que la intensidad de campo continúa aumentando.

Esto se debe a que hay un límite en la cantidad de densidad de flujo que puede generar el núcleo ya que todos los dominios en el hierro están perfectamente alineados. Cualquier aumento adicional no tendrá efecto en el valor de ( M ) y el punto en el gráfico donde la densidad de flujo alcanza su límite se llama Saturación Magnética, también conocida como Saturación del Núcleo y en nuestro sencillo ejemplo sobre el punto de saturación de la curva de acero comienza a unos 3000 ampers-vueltas por metro.

La saturación se produce porque, como recordamos el artículos anterior sobre el magnetismo, que incluía la teoría de Weber, la disposición aleatoria de la estructura de la molécula dentro del material central cambia a medida que los diminutos imanes moleculares dentro del material se "alinean".

A medida que aumenta la intensidad del campo magnético ( H ) estos imanes moleculares se alinean cada vez más hasta que alcanzan una alineación perfecta que produce una densidad de flujo máxima y cualquier aumento en la intensidad del campo magnético debido a un aumento en la corriente eléctrica que fluye a través de la bobina tendrá poco efecto. o bien, sin ningún efecto.