Ciclo De Histeresis
Páginas: 11 (2711 palabras)
Publicado: 19 de febrero de 2013
Medición del ciclo de histéresis de un material ferromagnético
Leandro Carballo(a) y Ramón Gómez(b) Laboratorio de Física II, Curso 2007 Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas y Naturales Universidad Favaloro, Av. Belgrano 1723, Buenos Aires, Argentina
En este trabajo obtuvimos el ciclo de histéresis del núcleo ferromagnético de un transformador de 220 V/12 V. Usamos un circuito que nospermitió obtener señales proporcionales a la inducción magnética B en el núcleo y a la intensidad del campo magnético aplicado H. Registramos la curva de histéresis con un osciloscopio de dos canales funcionando en el modo XY.
Introducción Las propiedades magnéticas macroscópicas de un material lineal, homogéneo e isótropo se definen en función de la susceptibilidad magnética, χm, coeficienteadimensional que representa la proporcionalidad entre la magnetización o imanación M y la intensidad de campo magnético H, según la ecuación:[1] M = χm H La inducción magnética B está relacionada con estas dos variables: B = µ0 (H + M) = µ0 H (1 + χm) = µ0 µr H = µ H (2) (1)
siendo µ la permeabilidad magnética del medio, µ0 la permeabilidad magnética del vacío y µr la permeabilidad relativa (µr = 1+ χm). Dependiendo del valor de µr, los materiales pueden clasificarse en los siguientes grupos: µr ≤ 1 µr ≥ 1 µr >>1 χm ∼ -10-5 χm ∼ 10-3 χm valor elevado diamagnéticos paramagnéticos ferromagnéticos
Los materiales ferromagnéticos presentan imanaciones grandes aún en presencia de campos magnéticos muy débiles y son los más usuales en las aplicaciones tecnológicas. En estos materiales, lasintensas interacciones entre los momentos magnéticos atómicos los lleva a alinearse paralelamente unos a otros en regiones denominadas dominios magnéticos, incluso en ausencia de un campo externo. Si aplicamos una intensidad de campo magnético o excitación magnética H creciente a una muestra de material ferromagnético, y representamos la inducción B en función de H, obtenemos la llamada curva deimanación o magnetización del material (Figura 1).
Física re-Creativa: www.fisicarecreativa.com
1
Zona de saturación Zona irreversible
Zona reversible
Figura 1. Curva de imanación o magnetización.
En la Figura 1 vemos que se pueden distinguir tres partes claramente diferenciadas en la curva de imanación. Se observan: una primera zona reversible, en la cual si eliminamos el campo Hexterior, la densidad de flujo también desaparece; una segunda zona irreversible; y una última parte, que representa la zona de saturación, en la cual la permeabilidad relativa es unitaria. El valor de B que se produce en un material ferromagnético debido a una determinada excitación magnética H no es una función uniforme, sino que depende del material. Si introducimos una muestra de materialferromagnético en el interior de una bobina y hacemos variar H modificando la corriente que circula por la bobina, obtenemos la siguiente curva:
Material magnetizado hasta la saturación por alineación de sus dominios.
Magnetización del material Cuando el campo magnético variable llega a cero, el material ferromagnético retiene un grado considerable de magnetización. Esto es útil como un dispositivode “memoria magnética”. 1 4 El campo magnético variable debe ser redirigido y aumentado para llevar la magnetización nuevamente a cero. 5 Hacia la saturación en la dirección opuesta
B
3
2 El material sigue una curva no lineal de magnetización cuando es magnetizado desde un campo de valor cero. Intensidad del campo magnético aplicado
El ciclo de histéresis muestra la historia demagnetización de un material ferromagnético. Una vez que el material fue llevado a la zona de saturación, el campo de magnetización puede entonces ser llevado a cero y el material retendrá la mayor parte de su magnetización.
Figura 2. Curva de histéresis.
Con respecto a la Figura 2, cuando H = 0 en el punto 3, aún existe una cierta magnetización B = Br que recibe el nombre de inducción remanente y...
Leandro Carballo(a) y Ramón Gómez(b) Laboratorio de Física II, Curso 2007 Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas y Naturales Universidad Favaloro, Av. Belgrano 1723, Buenos Aires, Argentina
En este trabajo obtuvimos el ciclo de histéresis del núcleo ferromagnético de un transformador de 220 V/12 V. Usamos un circuito que nospermitió obtener señales proporcionales a la inducción magnética B en el núcleo y a la intensidad del campo magnético aplicado H. Registramos la curva de histéresis con un osciloscopio de dos canales funcionando en el modo XY.
Introducción Las propiedades magnéticas macroscópicas de un material lineal, homogéneo e isótropo se definen en función de la susceptibilidad magnética, χm, coeficienteadimensional que representa la proporcionalidad entre la magnetización o imanación M y la intensidad de campo magnético H, según la ecuación:[1] M = χm H La inducción magnética B está relacionada con estas dos variables: B = µ0 (H + M) = µ0 H (1 + χm) = µ0 µr H = µ H (2) (1)
siendo µ la permeabilidad magnética del medio, µ0 la permeabilidad magnética del vacío y µr la permeabilidad relativa (µr = 1+ χm). Dependiendo del valor de µr, los materiales pueden clasificarse en los siguientes grupos: µr ≤ 1 µr ≥ 1 µr >>1 χm ∼ -10-5 χm ∼ 10-3 χm valor elevado diamagnéticos paramagnéticos ferromagnéticos
Los materiales ferromagnéticos presentan imanaciones grandes aún en presencia de campos magnéticos muy débiles y son los más usuales en las aplicaciones tecnológicas. En estos materiales, lasintensas interacciones entre los momentos magnéticos atómicos los lleva a alinearse paralelamente unos a otros en regiones denominadas dominios magnéticos, incluso en ausencia de un campo externo. Si aplicamos una intensidad de campo magnético o excitación magnética H creciente a una muestra de material ferromagnético, y representamos la inducción B en función de H, obtenemos la llamada curva deimanación o magnetización del material (Figura 1).
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Zona de saturación Zona irreversible
Zona reversible
Figura 1. Curva de imanación o magnetización.
En la Figura 1 vemos que se pueden distinguir tres partes claramente diferenciadas en la curva de imanación. Se observan: una primera zona reversible, en la cual si eliminamos el campo Hexterior, la densidad de flujo también desaparece; una segunda zona irreversible; y una última parte, que representa la zona de saturación, en la cual la permeabilidad relativa es unitaria. El valor de B que se produce en un material ferromagnético debido a una determinada excitación magnética H no es una función uniforme, sino que depende del material. Si introducimos una muestra de materialferromagnético en el interior de una bobina y hacemos variar H modificando la corriente que circula por la bobina, obtenemos la siguiente curva:
Material magnetizado hasta la saturación por alineación de sus dominios.
Magnetización del material Cuando el campo magnético variable llega a cero, el material ferromagnético retiene un grado considerable de magnetización. Esto es útil como un dispositivode “memoria magnética”. 1 4 El campo magnético variable debe ser redirigido y aumentado para llevar la magnetización nuevamente a cero. 5 Hacia la saturación en la dirección opuesta
B
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2 El material sigue una curva no lineal de magnetización cuando es magnetizado desde un campo de valor cero. Intensidad del campo magnético aplicado
El ciclo de histéresis muestra la historia demagnetización de un material ferromagnético. Una vez que el material fue llevado a la zona de saturación, el campo de magnetización puede entonces ser llevado a cero y el material retendrá la mayor parte de su magnetización.
Figura 2. Curva de histéresis.
Con respecto a la Figura 2, cuando H = 0 en el punto 3, aún existe una cierta magnetización B = Br que recibe el nombre de inducción remanente y...
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