Saturación (magnética)
Visto en algunos materiales magnéticos , la saturación es el estado alcanzado cuando un aumento en el campo magnético externo aplicado H no puede aumentar más la magnetización del material, por lo que la densidad de flujo magnético total B más o menos se nivela. (Sin embargo, la magnetización continúa aumentando muy lentamente con el campo debido al paramagnetismo ). La saturación es una característica de los materiales ferromagnéticos y ferrimagnéticos , como el hierro , el níquel , el cobalto y sus aleaciones. Los diferentes materiales ferromagnéticos tienen diferentes niveles de saturación.
La saturación se ve más claramente en la curva de magnetización (también llamada curva BH o curva de histéresis ) de una sustancia, como una curvatura a la derecha de la curva (ver gráfico a la derecha). A medida que aumenta el campo H , el campo B se acerca asintóticamente a un valor máximo , el nivel de saturación de la sustancia. Técnicamente, por encima de la saturación, el campo B continúa aumentando, pero a la tasa paramagnética , que es varios órdenes de magnitud menor que la tasa ferromagnética vista por debajo de la saturación. [2]
La relación entre el campo de magnetización H y el campo magnético B también se puede expresar como la permeabilidad magnética : o la permeabilidad relativa , donde es la permeabilidad al vacío . La permeabilidad de los materiales ferromagnéticos no es constante, sino que depende de H. En materiales saturables, la permeabilidad relativa aumenta con H hasta un máximo, luego, a medida que se acerca a la saturación, se invierte y disminuye hacia uno. [2] [3]
Los diferentes materiales tienen diferentes niveles de saturación. Por ejemplo, las aleaciones de hierro de alta permeabilidad utilizadas en transformadores alcanzan la saturación magnética a 1,6-2,2 teslas (T), [4] mientras que las ferritas se saturan a 0,2-0,5 T. [5] Algunas aleaciones amorfas se saturan a 1,2-1,3 T. [6] El mu-metal se satura alrededor de 0.8 T. [7] [8]
Los materiales ferromagnéticos (como el hierro) están compuestos de regiones microscópicas llamadas dominios magnéticos , que actúan como pequeños imanes permanentes que pueden cambiar su dirección de magnetización. Antes de que se aplique un campo magnético externo al material, los campos magnéticos de los dominios se orientan en direcciones aleatorias, anulándose efectivamente entre sí, por lo que el campo magnético externo neto es insignificantemente pequeño. Cuando se aplica un campo magnetizante externo H al material, este penetra en el material y alinea los dominios, lo que hace que sus minúsculos campos magnéticos giren y se alineen en paralelo al campo externo, sumando para crear un gran campo magnético B que se extiende desde el material. Se llamamagnetización . Cuanto más fuerte es el campo magnético externo H , más se alinean los dominios, produciendo una mayor densidad de flujo magnético B. Finalmente, en un cierto campo magnético externo, las paredes del dominio se han movido tan lejos como pueden, y los dominios están tan alineados como la estructura cristalina les permite estar, por lo que hay un cambio insignificante en la estructura del dominio al aumentar el campo magnético externo. encima de esto. La magnetización permanece casi constante y se dice que se ha saturado. [9] La estructura del dominio en saturación depende de la temperatura. [9]
- chapa de acero
- acero al silicio
- acero fundido
- acero de tungsteno
- imán de acero
- hierro fundido
- níquel
- cobalto
- magnetita [1]