De todo

Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Física

GUIA 17
Estudio Experimental del Ciclo de Histéresis Introducción:
En este laboratorio se busca el estudio del ciclo de histéresis en el marco de circuitos magnéticos no lineales, para ello se propone al alumno el montaje de un circuito que incluye un material de ferromagnético como núcleo de untransformador. Se busca como objetivo de la experiencia que Ud. entienda plenamente el funcionamiento del circuito de prueba y que discuta y concluya a partir del resultado encontrado en el desarrollo del experimento. En la evaluación del informe de este laboratorio se dará especial énfasis en el contenido, discusión y conclusiones obtenidas de la experiencia.

Circuitos Magnéticos no lineales :
Enmuchos dispositivos prácticos, como motores y transformadores, se usan materiales ferromagnéticos, los cuales se caracterizan por tener grandes valores de permeabilidad magnética. Así cuando estos materiales forman parte de un circuito magnético, las líneas de flujo magnético tienden a concentrarse dentro del material ferromagnético. Estos materiales además presentan la siguiente característica: larelación entre la intensidad del campo magnético H y la densidad de flujo magnética B no es una relación lineal, por lo que:

B ≠ µ ⋅ H siendo µ la permeabilidad magnética.
Los materiales ferromagnéticos comprenden regiones (dominios magnéticos) y, dentro de estas regiones los momentos bipolares magnéticos se ordenan en una dirección común. Sin embargo en una muestra no magnetizada de materialesferromagnéticos, las orientaciones de los dominios son aleatorias, de modo que la muestra no presenta un momento bipolar magnético neto. Si la muestra de la figura 1 se encuentra en un principio no magnetizada y si la corriente que se suministra a la bobina comienza de cero a cierto valor máximo, los dominios magnéticos tienden a alinearse en la dirección del campo aplicado. En la fig. 2 seproporciona una gráfica (curva indicada como 1) de B versus H durante la formación inicial del campo magnética. La curva 1 de la fig. 2 se conoce como “curva de magnetización”. Al aumentar el campo magnético desde cero, la pendiente de la curva es relativamente abrupta. Conforme el campo magnético sigue creciendo dentro del material ferromagnético (o sea mientras la corriente va aumentando) se dificultacada vez más la alineación de los dominios magnéticos restantes con el campo magnético aplicado y la curva de magnetización inicial se alisa. La pendiente de la curva disminuye en forma abrupta y se dice que el material ferromagnético se encuentra en saturación. Una vez que esto sucede, aumentos posteriores de la intensidad del campo magnéticos producen cambios relativamente pequeños en ladensidad de flujo magnético (punto S1 en la curva 1 fig. 2).
B B max 3 2 1 S1

H H max

S2

Figura 1

Histéresis:
Una vez que se ha alcanzado el máximo campo magnético (Hmax), si se disminuye la corriente, tanto H como B comienzan a disminuir desde sus valores máximos. Pero en vez de recorre de nuevo la curva de magnetización inicial, la variación de B con respecto a H forma una nueva curva(curva 2 en fig. 1) Otra característica que resulta de esta nueva curva que comienza a partir de la curva de magnetización inicial (curva 1) se refiere a la recuperación incompleta de la energía magnética almacenada. Durante la magnetización inicial de la muestra, la fuente eléctrica de la fig. 2 suministró energía en forma continua y ésta se almacenó en el campo magnético dentro de la muestra dematerial ferromagnético. La energía magnética total que se suministró durante la magnetización inicial de la muestra es proporcional al área de la curva de magnetización inicial y el eje vertical (B). Cuando la corriente disminuye, parte de la energía magnética (no toda) es liberada. La energía liberada es igual al área encerrada entre la recta B=Bmax y la curva 2 de la fig.2 en el primer...