histeresis





Ciclo de histéresis










Propiedades magnéticas: Ciclo de Histéresis

Objetivo: Estudiar el ciclo de histéresis de dos núcleos magnéticos, uno laminado y otro sólido

Fundamento teórico

Bajo la presencia de un campo magnético externo, los momentos magnéticos de un material prestarán una cierta tendencia a ordenar sus momentos magnéticos (relacionados con elmomento de spin de los átomos) en relación a dicho campo externo. A ese proceso se le denomina imanación. En ausencia de campo alguno (externo o propio del material) cada momento magnético de cada átomo tiene una cierta orientación, el campo total promedio será nulo. Sin embargo, debido a la presencia de interacciones entre los momentos individuales, algunos materiales presentan orden magnético a largoalcance. Si la naturaleza de la interacción es tal que los momentos individuales ordenados se suman unos a otros para dar lugar a un momento macroscópico no nulo, incluso en ausencia de campo magnético aplicado, se dice que el material es ferromagnético.

A pesar de la existencia de una imanación espontánea local, un bloque de una sustancia ferromagnética se encuentra normalmente en un estadodesimanado. La razón de esto es que el interior del bloque se divide en dominios magnéticos, cada uno de ellos imanados espontáneamente a lo largo de direcciones diferentes. De esta manera, la imanación total puede ser nula, de forma que se minimiza la energía magnetostática del sistema. Finalmente, cuando se aplica un campo lo suficientemente intenso, alcanza la imanación de saturación.

Si alreducirse el campo externo aplicado el sistema no regresa por el mismo camino estaremos ante un proceso irreversible y cíclico, a este ciclo se le llama ciclo de histéresis. Ciclo en el cual es interesante subrayar diversos puntos y que es simétrico (ver figura adjunta):

Punto C: Campo de saturación; es el punto en el cual la alineación de los momentos magnéticos del material es máxima, esdecir, el campo neto que generan estos es máximo.
Punto A: Campo remanente; al anular el campo externo los momentos del material tienen un cierto orden y presentan un campo neto, el material está imanado y genera por si mismo genera un campo magnético
Punto B: Campo coercitivo; da una idea del campo externo que hay que hay que aplicar para que en el interior del material el campo total sea nulo.Para alinear estos momentos es necesario poner en juego una cierta energía, es decir, en ese proceso nosotros realizamos un trabajo aumentando la energía interna del material, eso se ve indirectamente reflejado en el área que encierra la curva del ciclo. Pero esta área tiene dimensiones de energía por unidad de volumen, no nos da el valor la energía pero si un valor proporcional a ella. El áreaencerrada por el ciclo es la energía disipada por el material en forma de calor en el proceso cíclico de imanación al que se le ha sometido.

Realización de la práctica:

En esta práctica se medirá la curva de histéresis de dos materiales distintos un núcleo de hierro macizo y otro de hierro laminado. Estos núcleos se verán sometidos a un campo magnético externo generado por dos bobinas. Dichocampo magnético externo dependerá del potencial en los extremos de las bobinas, el numero de espiras de las bobinas (1200), de la resistencia del circuito (un reostato de 10) y de la longitud media del núcleo magnético(0,101m); y responderá a la ecuación:

(1)

En él laboratorio se medirá la diferencia de potencial para conocer así el campo magnético externo.

Los pasos que sesiguieron en la práctica fueron:

1- Se coloca el teslámetro a 2000mT y para medir campo continuo
2- Se introduce el núcleo de hierro en las bobinas y en el interior del núcleo la sonda Hall (esta será la que mida el campo magnético B en el interior del mismo)
3- El teslámetro debe de indicar un campo magnético en el interior del mismo igual a 0, esto indicará que el núcleo esta desmagnetizado. En...