Fisica General Burbano

PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LA MATERIA 503
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Concretamente: al hecho de que la imanación del material dependo de la «historia» anterior
del mismo se conoce con el nombre de «HISTÉRESIS MAGNÉTICA» y a las curvas experimentales que
relacionan B con H «CURVAS DE HISTERESIS».
La Fig. XXI-67 nos representa una curva experimental típica de una material ferromagnético
que da la relación entre H y m. Se observa que m depende fuertemente del campo por lo que lo
mismo le ocurrirá c. Se encuentran, además, unos valores muy altos para las susceptibilidades, lo
que nos dará unos valores también muy altos para la magnetización, característica de las sustancias
ferromagnéticas que las hacen fácilmente diferenciables de las día y paramagnéticas.
Estos altos valores de la imanación tienen que tener su origen en la orientación prácticamente
total de los momentos magnéticos de sus átomos, lo cual, teniendo en cuenta que a temperatura
ordinaria la agitación térmica es muy elevada, hace pensar que tiene que existir «algo» que obligue
a mantenerse en ese estado de gran orientación a dichos momentos magnéticos.
Pasemos ahora a describir un «ciclo de histéresis» en el cual, como hemos dicho, está contenida
toda la información macroscópica que podemos obtener de una sustancia ferromagnética.
Consideremos un material ferromagnético que nunca haya estado sometido a un campo
magnético (puede ser una muestra construida en forma de anillo de Rowland). Sobre la muestra
podemos hacer un arrollamiento por el que circule una corriente variable de conducción I C
. El
campo magnético H sólo depende de esta corriente siendo proporcional a ella, luego si conocemos
I C
en cada momento conoceremos la excitación magnética H a la cual está sometida la muestra.
En el caso del anillo de Rowland, si sobre él hay un arrollamiento de n espiras la excitación
magnética viene dada por: H = nI C
/l, donde se pone de manifiesto la proporcionalidad entre H e I C
.
Además sobre la muestra se pone otro arrollamiento de tal manera que cuando en el anterior
se modifique la intensidad de corriente, se produzca una variación de flujo en las espiras de este
segundo circuito produciéndose corriente inducida, cuya medida será proporcional al campo
magnético B que existe en el interior de la muestra. (En la figura XXI-68 se esquematiza el dispositivo
de medida).
Según lo anterior en todo momento podemos conocer el valor de H y B en el interior de la
muestra e irlo representando en una gráfica H–B. Partamos pues de un valor nulo de H y por tanto
nulo de B, e incrementemos poco a poco el valor de H, observamos que B aumenta también
de tal manera que la curva obtenida es la OA (Fig. XXI-69). A partir del punto A la relación entre
H y B es lineal lo cual indica que el material se ha saturado (ha llegado al máximo de su imanación)
y no influye más sobre la inducción.
Si reducimos paulatinamente el valor de la corriente que circula por el primer arrollamiento
hasta anularla, lo que equivale a ir reduciendo H, nos encontramos con que los valores de B que
obtenemos no son los mismos, sino que siguen la curva AB, observamos además que aunque hemos
anulado H, la inducción magnética B en el interior del material no se ha anulado. Su valor,
dado por el segmento OB, se conoce con el nombre de IMANACIÓN REMANENTE (B r
). (Nótese que si
en ese instante sacamos el material de los arrollamientos se nos ha quedado convertido en un
imán permanente, tanto mas activo cuanto mayor sea el valor del segmento OB).
A partir del punto B, invertimos el sentido de la corriente I y la aumentamos de nuevo poco a
poco. Equivale a invertir el sentido de H. La gráfica entonces recorre la curva BC. En el punto C
se anula la inducción magnética B en la muestra, y el valor de la excitación magnética H C
(segmento
OC) que ha sido necesario establecer para anular la imanación remanente del material se
llama CAMPO COERCITIVO o EXCITACIÓN COERCITIVA.
Continuemos aumentando H (negativamente), observamos que la inducción B en la muestra
aumenta de nuevo pero se hace negativa (se invierte) llegando al punto D de la gráfica en el que
de nuevo se satura.
De nuevo disminuimos H hasta volver al valor inicial nulo y la gráfica describe la curva DE, en
el que la muestra se ha convertido de nuevo en un imán permanente pero con sus «polos» invertidos
(con respecto al imán permanente obtenido anteriormente) y con la misma magnetización que
antes (OB = OE).
Proseguimos aumentando H, ahora positivamente, consiguiéndose la anulación de la inducción
(curva EF). La excitación coercitiva que ha sido necesaria para anular la inducción (segmento
OF) resulta ser igual a la anterior pero opuesta. A partir de este valor aumentamos el valor de H,
aumentando también la magnetización del material siguiendo la curva FA, llegando de nuevo a saturar
el material, cerrando por consiguiente el «ciclo». (Se puede repetir cuantas veces queramos).
Si realizamos la experiencia con un material ferromagnético del que no conocemos su «historia»,
al someterlo a un campo por ejemplo de valor H 0
(véase Fig. XXI-69) el valor correspondiente
a la imanación que adquiere puede ser B 1
si previamente no había estado sometido a ningún
campo o B 2
y B 3
si había estado sometido y según fuera su imanación remanente. A esto es a lo
que nos referíamos cuando decíamos que la magnetización del material depende del campo y de
su historia.
Un ciclo de histéresis «tipo» es el que acabamos de describir, pero existen sustancias cuyos ciclos
tienen unas gráficas características, como las que representamos en la Fig. XXI-70. Las del
tipo (a) corresponden al hierro dulce en el que la imanación remanente es grande, pero basta una
pequeña excitación coercitiva para anular su magnetización, lo cual hace que no sea posible utili-
Fig. XXI-67.– Curva H - m para una
muestra de hierro templado.
Fig. XXI-68.– Dispositivo para la
medida de H y de B dentro de la
muestra del material del cual está
constituido el anillo de Rowland.
Fig. XXI-69.– Curva de histéresis.