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Este artículo trata sobre las propiedades de los campos magnéticos. Para otros usos, consulte Coerción (desambiguación) .
Una familia de bucles de histéresis para acero eléctrico de grano orientado , un material magnético blando. B R denota retentividad y H C es la coercitividad . Cuanto más ancho sea el bucle exterior, mayor será la coercitividad. El movimiento de los bucles es en sentido antihorario.

La coercitividad , también llamada coercitividad magnética , campo coercitivo o fuerza coercitiva , es una medida de la capacidad de un material ferromagnético para resistir un campo magnético externo sin desmagnetizarse . Coercitividad se mide generalmente en Oersted o amperios unidades / metro y se denota H C .

Una propiedad análoga en la ingeniería eléctrica y la ciencia de los materiales , la coercitividad eléctrica , es la capacidad de un material ferroeléctrico para resistir un campo eléctrico externo sin despolarizarse .

Los materiales ferromagnéticos con alta coercitividad se denominan magnéticamente duros y se utilizan para fabricar imanes permanentes . Se dice que los materiales con baja coercitividad son magnéticamente blandos . Estos últimos se utilizan en núcleos de inductores y transformadores , cabezales de grabación , dispositivos de microondas y blindaje magnético .

Definiciones [ editar ]

Definición gráfica de diferentes coercividades en la curva de histéresis de flujo vs campo (curva BH), para un hipotético material magnético duro.
Definiciones equivalentes de coercividades en términos de la curva de magnetización frente a campo (MH), para el mismo imán.

La coercitividad en un material ferromagnético es la intensidad del campo magnético aplicado ( campo H ) requerido para desmagnetizar ese material, después de que la magnetización de la muestra se haya saturado por un campo fuerte. Este campo de desmagnetización se aplica opuesto al campo de saturación original. Sin embargo, existen diferentes definiciones de coercitividad, dependiendo de lo que se considere 'desmagnetizado', por lo que el término simple "coercitividad" puede ser ambiguo:

  • La coercitividad normal , H Cn , es el campo H requerido para reducir el flujo magnético ( campo B promedio dentro del material) a cero.
  • La coercitividad intrínseca , H Ci , es el campo H requerido para reducir la magnetización ( campo M promedio dentro del material) a cero.
  • La coercitividad de remanencia , H Cr , es el campo H requerido para reducir la remanencia a cero, lo que significa que cuando el campo H finalmente regresa a cero, entonces tanto B como M también caen a cero (el material alcanza el origen en la curva de histéresis ). [1]

La distinción entre la coercitividad normal e intrínseca es insignificante en materiales magnéticos blandos, sin embargo, puede ser significativa en materiales magnéticos duros. [1] Los imanes de tierras raras más fuertes no pierden casi nada de la magnetización en H Cn .

Determinación experimental [ editar ]

Coercividades de algunos materiales magnéticos
MaterialCoercitividad
(kA / m)
Supermalloy
(16 Fe : 79 Ni : 5 Mo )		0,0002 [2] : 131,133
Permalloy ( Fe : 4 Ni )0,0008–0,08 [3]
Limaduras de hierro (0,9995 en peso )0,004–37,4 [4] [5]
Acero eléctrico (11Fe: Si)0.032–0.072 [6]
Hierro crudo (1896)0,16 [7]
Níquel (0,99 peso)0.056–23 [5] [8]
Imán de ferrita
(Zn x FeNi 1 − x O 3 )		1.2–16 [9]
2Fe: Co, [10] poste de hierro19 [5]
Cobalto (0,99 peso)0,8–72 [11]
Alnico30-150 [12]
Medio de grabación de la unidad de disco
( Cr : Co : Pt )		140 [13]
Imán de neodimio (NdFeB)800–950 [14] [15]
12 Fe : 13 Pt (Fe 48 Pt 52 )≥980 [16]
? ( Dy , Nb , Ga ( Co ): 2 Nd : 14 Fe : B )2040-2090 [17] [18]
Imán de samario-cobalto
(2 Sm : 17 Fe : 3 N ; 10 K ) 		<40-2800 [19] [20]
Imán de samario-cobalto3200 [21]

Normalmente, la coercitividad de un material magnético se determina midiendo el bucle de histéresis magnética , también llamado curva de magnetización , como se ilustra en la figura anterior. El aparato utilizado para adquirir los datos suele ser un magnetómetro de muestra vibratoria o de gradiente alterno . El campo aplicado donde la línea de datos cruza cero es la coercitividad. Si un antiferromagnet está presente en la muestra, las coercividades medidas en campos crecientes y decrecientes pueden ser desiguales como resultado del efecto de sesgo de intercambio . [ cita requerida ]

La coercitividad de un material depende de la escala de tiempo en la que se mide una curva de magnetización. La magnetización de un material medida en un campo invertido aplicado que es nominalmente más pequeño que la coercitividad puede, durante una escala de tiempo prolongada, relajarse lentamente hasta cero. La relajación ocurre cuando la inversión de la magnetización por el movimiento de la pared del dominio se activa térmicamente y está dominada por la viscosidad magnética . [22] El valor creciente de la coercitividad a altas frecuencias es un serio obstáculo para el aumento de las velocidades de datos en la grabación magnética de gran ancho de banda , agravado por el hecho de que una mayor densidad de almacenamiento normalmente requiere una mayor coercitividad en los medios. [cita requerida ]

Teoría [ editar ]

En el campo coercitivo, la componente vectorial de la magnetización de un ferromagnético medida a lo largo de la dirección del campo aplicado es cero. Hay dos modos principales de inversión de magnetización : rotación de dominio único y movimiento de pared de dominio . Cuando la magnetización de un material se invierte por rotación, el componente de magnetización a lo largo del campo aplicado es cero porque el vector apunta en una dirección ortogonal al campo aplicado. Cuando la magnetización se invierte por el movimiento de la pared del dominio, la magnetización neta es pequeña en cada dirección del vector porque los momentos de todos los dominios individuales suman cero. Curvas de magnetización dominadas por rotación y anisotropía magnetocristalinase encuentran en materiales magnéticos relativamente perfectos utilizados en la investigación fundamental. [23] El movimiento de la pared del dominio es un mecanismo de inversión más importante en los materiales de ingeniería reales, ya que los defectos como los límites de los granos y las impurezas sirven como sitios de nucleación para los dominios de magnetización inversa. El papel de las paredes de dominio en la determinación de la coercitividad es complicado ya que los defectos pueden fijar paredes de dominio además de nuclearlas. La dinámica de las paredes de dominio en ferromagnetos es similar a la de los límites de grano y la plasticidad en metalurgia, ya que tanto las paredes de dominio como los límites de grano son defectos planos. [ cita requerida ]

Importancia [ editar ]

Como ocurre con cualquier proceso histerético , el área dentro de la curva de magnetización durante un ciclo representa el trabajo que el campo externo realiza sobre el material al invertir la magnetización y se disipa en forma de calor. Los procesos disipativos comunes en materiales magnéticos incluyen magnetoestricción y movimiento de la pared de dominio. La coercitividad es una medida del grado de histéresis magnética y, por lo tanto, caracteriza la pérdida de materiales magnéticos blandos para sus aplicaciones comunes.

La remanencia de saturación y la coercitividad son cifras de mérito para los imanes duros, aunque también se suele citar el producto energético máximo . La década de 1980 vio el desarrollo de imanes de tierras raras con productos de alta energía pero temperaturas de Curie indeseablemente bajas . Desde la década de 1990 se han desarrollado nuevos imanes duros de resorte de intercambio con altas coercividades. [24]

Ver también [ editar ]

  • Susceptibilidad magnética
  • Remanencia

Referencias [ editar ]

  1. ↑ a b Giorgio Bertotti (21 de mayo de 1998). Histéresis en magnetismo: para físicos, científicos de materiales e ingenieros . Ciencia de Elsevier. ISBN 978-0-08-053437-4.
  2. ^ Tumanski, S. (2011). Manual de medidas magnéticas . Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 9781439829523.
  3. ^ MA Akhter-DJ Mapps-YQ Ma Tan-Amanda Petford-Long-R. Doole; Mapps; Ma Tan; Petford-Long; Doole (1997). "Dependencia del espesor y tamaño de grano de la coercitividad en películas delgadas de permalloy". Revista de Física Aplicada . 81 (8): 4122. Bibcode : 1997JAP .... 81.4122A . doi : 10.1063 / 1.365100 .
  4. ^ [1] Archivado el 4 de febrero de 2008 en la Wayback Machine.
  5. ^ a b c "Propiedades magnéticas de los sólidos" . Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Consultado el 22 de noviembre de 2014 .
  6. ^ "tiempo de espera" . Cartech.ides.com . Consultado el 22 de noviembre de 2014 .[ enlace muerto permanente ]
  7. ^ Thompson, Silvanus Phillips (1896). Maquinaria dinamoeléctrica . Consultado el 22 de noviembre de 2014 .
  8. ^ MS Miller-FE Stageberg-YM Chow-K. Rook-LA Heuer; Stageberg; Perro chino; Torre; Heuer (1994). "Influencia de las condiciones de pulverización catódica del magnetrón rf sobre las propiedades magnéticas, cristalinas y eléctricas de películas delgadas de níquel". Revista de Física Aplicada . 75 (10): 5779. Código bibliográfico : 1994JAP .... 75.5779M . doi : 10.1063 / 1.355560 .
  9. ^ Zhenghong Qian; Geng Wang; Sivertsen, JM; Judy, JH (1997). " Películas delgadas de ferrita de Ni Zn preparadas por Facing Target Sputtering". Transacciones IEEE sobre magnetismo . 33 (5): 3748–3750. Código Bibliográfico : 1997ITM .... 33.3748Q . doi : 10.1109 / 20.619559 .
  10. ↑ Orloff, Jon (19 de diciembre de 2017). Manual de óptica de partículas cargadas, segunda edición . ISBN 9781420045550. Consultado el 22 de noviembre de 2014 .
  11. ^ Luo, Hongmei; Wang, Donghai; Él, Jibao; Lu, Yunfeng (2005). "Películas delgadas de nanocables magnéticos de cobalto". El Journal of Physical Chemistry B . 109 (5): 1919–22. doi : 10.1021 / jp045554t . PMID 16851175 . 
  12. ^ http://www.arnoldmagnetics.com/wp-content/uploads/2017/10/Cast-Alnico-Permanent-Magnet-Brochure-101117-1.pdf
  13. ^ Yang, MM; Lambert, SE; Howard, JK; Hwang, C. (1991). "Películas laminadas de CoPt Cr / Cr para grabación longitudinal de bajo ruido". Transacciones IEEE sobre magnetismo . 27 (6): 5052–5054. Código Bibliográfico : 1991ITM .... 27.5052Y . doi : 10.1109 / 20.278737 .
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Enlaces externos [ editar ]

  • Applet de inversión de magnetización (rotación coherente)
  • Para obtener una tabla de coercividades de varios medios de grabación magnéticos, consulte " Desmagnetización de medios magnéticos de cinta de almacenamiento de datos " ( PDF ), en fujifilmusa.com.