Materiales magneticos

MATERIALES MAGNETICOS
Los materiales magnéticos son importantes para el área de la ingeniería eléctrica. En general hay dos :ipos principales: materiales magnéticos blandos y magnéticos duros. Los blandos se utilizan en aplicaciones en las cuales el material debe imanarse y desimanarse fácilmente, como en núcleos de transformadores para la distribución de energía eléctrica y como materiales paraestatores y rotores de motores y generadores. Por otra parte, los materiales magnéticos duros se utilizan para aplicaciones que requieran imanes que no se desimanen fácilmente, como en los imanes permanentes de los altavoces, receptores telefónicos, motores síncronos sin escobillas y motores de arranque para automóviles.

1. BASES DE FÍSICA DE CAMPOS MAGNÉTICOS El magnetismo tiene unanaturaleza dipolar, siempre hay dos polos magnéticos o centros del campo magnético, separados una distancia determinada, y este comportamiento dipolar se extiende hasta los pequeños dipolos magnéticos encontrados en algunos átomos. El campo magnético se produce o bien por materiales imanados (metales como hierro, cobalto y níquel una vez imanados a temperatura ambiente pueden generar un fuerte campomagnético a su alrededor ) o por conductores portadores del corriente eléctrica. La presencia de un campo magnético rodeando una barra imanada de hierro puede observarse por la dispersión de pequeñas partículas de hierro espolvoreadas sobre una hoja de papel localizada encima de la barra de hierro (Fig. 1). La barra imanada posee dos polos magnéticos, y las líneas del campo magnético salen de un polo yentran en el otro.

Figura 1. El campo magnético que rodea a una barra imanada puede observarse mediante la distribución de virutas de hierro sobre una hoja de papel situada encima del imán. La barra imanada es un dipolo y las líneas magnéticas de fuerza abandonan un extremo del imán y entran por el otro.

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Los campos magnéticos también son producidos por conductores portadores decorriente. La Figura 2 ilustra la formación de un campo magnético alrededor de una larga bobina de hilo de cobre, llamada solenoide. Para un solenoide de n vueltas y longitud l, la intensidad del campo magnético H es

H=

0.4πnI l

(1)

donde / es la corriente.

Figura 2 (a) Ilustración esquemática de un campo magnético creado alrededor de una bobina de hilo de cobre, llamada solenoide. debidoal paso de comente eléctrica por el hilo, (b) Ilustración esquemática del aumento del campo magnetice alrededor del solenoide cuando se introduce una barra de hierro dentro del solenoide pasa una comente eléctrica por el hilo

El campo magnético exterior al solenoide con una barra de hierro situada en su interior es mayor que sin la barra (Fig.2b). El aumento del campo magnético fuera delsolenoide es debido a la suma del campo generado por el solenoide y el campo magnético extemo a la barra imanada. El nuevo campo magnético resultante se.denomina inducción magnética, o densidad de flujo, o simplemente inducción y se denota por el símbolo B. Se determina como

B = µ0 H + µ0 M

(2)

donde M la componente del campo debido a la barra y se denomina intensidad de imanación o simplementeimanación, y µ0 es la permeabilidad en el espacio libre = 4π·10-7 Tesla-metro por amperio (T·m/A). La unidad del SI para B es el Weber por metro cuadrado (Wb/m2), o el Tesla (T), y la unidad del SI para H y M es el Amperio por metro (A/m). La unidad CGS para B es el gauss (G) y para H el oersted (Oe).

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Tabla 1. Resumen de las unidades de magnitudes magnéticas

Magnitud magnéticaUnidades de SI

Unidades CGS

B H M

(inducción magnética) (campo aplicado) (imanación)

Weber/metro2 (Wb/m2) o tesla (T) Amperio/metro (A/m) Amperio/metro (A/m)

Gauss (G) Orsted (Oe)

Factores numéricos de conversión: 1 Wb/m2 = 1,0-104 G; 1 A/m = 4π·10-3 Oe El incremento del campo magnético debido a la presencia de un material imanado se expresa utilizando permeabilidad magnética µ ,...