Hasta la mitad del siglo XIX se consideraba el magnetismo como un fenómeno físico separado de los fenómenos eléctricos. En realidad los procesos que regulan el magnetismo en los materiales están asociados a aquellos eléctricos mediante las ecuaciones de Maxwell. Para comprender mejor el comportamiento de los imanes, mostramos a continuación algunos términos técnicos descritos de manera exhaustiva, pero comprensibles también para quien por primera vez se interesa por este argumento.
Es la dirección preferente a lo largo de la cual se puede orientar un imán permanente. Algunos materiales cuentan con esta característica y por lo tanto se denominan «anisotrópicos», otros no («isotrópicos»). Dicha orientación preferente puede ser causada por el proceso productivo o por la estructura del material magnético. A lo largo de la dirección de anisotropía se obtienen los valores más altos de las propiedades del imán anisotrópico.
(consulte Inducción Magnética)
Elemento químico del grupo 2 (alcalinotérreos). El mineral más importante es la baritina. Se añade en forma de carbonato de bario en la producción de imanes al óxido de hierro; durante la sinterización produce el compuesto BaFe12O19 (ferrita de bario).
Es el máximo producto de energía que se puede obtener de un tipo de imán permanente. Por lo tanto el máximo de los valores del producto B • H en la curva de desmagnetización (2° cuadrante del ciclo de histéresis). El producto B • H representa una densidad de energía para unidades de volumen. Genéricamente podemos afirmar que mientras mayor sea el valor de (B • H)max, menor podrá ser, a igualdad de relaciones geométricas, el volumen de imán necesario para una aplicación determinada.
Es un procedimiento con el que se pueden minimizar las tolerancias de las propiedades magnéticas de un imán permanente. Es siempre necesaria para poder regular el flujo magnético con una tolerancia más restringida de la usual (por ejemplo en algunos motores eléctricos, sensores magnéticos o relés).
Se obtiene trazando la inducción magnética B al variar la intensidad de campo magnetizador H, para H primero positivo, magnetización, y después negativo, desmagnetización. Se puede realizar para B o para J.
Recorrido del flujo magnético a través de partes ferromagnéticas blandas (equivalentes a los conductores en una analogía con un circuito eléctrico), no magnéticas (entrehierro: comparable a las resistencias de un circuito eléctrico) y los imanes permanentes (comparables a generadores de un circuito eléctrico) del dispositivo magnético por analizar.
En los materiales magnéticos es la variación de la inducción residual Br o de la fuerza coercitiva Hc que se obtiene con el variar la temperatura: es un coeficiente muy importante ya que los imanes permanentes pueden tener comportamientos diferentes a diferentes temperaturas.
Parte del ciclo de histéresis relativa al segundo cuadrante, allí donde el valor del campo H es negativo. Las principales propiedades deducibles de esta curva son Br (remanente), Hc (fuerza coercitiva) y el máximo producto de energía (BH max). La designación según DIN 17410 consiste en dos cifras, por ej. 28/26: la primera es el valor mínimo del producto de energía (B • H)max en kj/m3 y la segunda el valor mínimo de la fuerza coercitiva jHc en kA/m, dividida por 10, en el sistema de medida SI. Ejemplo: 28/26 significa (B • H)max mínimo 28 kj/m3 − jHc mínimo 26 • 10 − 260 KA/m
Disminución de la condición de magnetización de un imán y por lo tanto de sus prestaciones, mediante una intensidad de campo H opuesta a la dirección de magnetización inicial de la muestra; para obtener una desmagnetización total es necesario un campo oscilante. La desmagnetización parcial o total se puede producir también después de una temperatura elevada: será parcial pero irreversible cuando se supere la temperatura máxima de trabajo (característica del material, pero asociada también a la geometría de la muestra y al circuito magnético en el que esté aplicado), total cuando se supere la temperatura de Curie Tc (característica solo del material).
Peso específico dado en kg/m3, en g/cm3 o kg/dm3 (1 g/cm3 = 1 kg/dm3 =103 kg/m3)
La dirección de magnetización a lo largo la cual el imán logra los mejores valores en términos de Br, Hc y BHmax (consulte también “anisotropía”) y está asociada a las características del imán; se obtiene mediante una preorientación magnética del material. A menudo en los imanes de simetría circular es axial. En los imanes con sección rectangular es requerida frecuentemente a lo largo del espesor mínimo. En los segmentos de arco la dirección es diametral (es decir, para líneas paralelas al diámetro) o radial.
Multiplicando los valores de inducción B y de la intensidad de campo H se obtiene un tamaño asociado a la densidad de energía para unidades de volumen. Consulte también el valor (B • H)max.
Espacio ocupado por material amagnético situado entre los elementos de un circuito magnético: representa un obstáculo para el paso del flujo magnético por lo que a menudo se intenta evitar generar entrehierros en un dispositivo magnético. La inducción magnética en el entrehierro es mayor cuanto menor es el valor del entrehierro.
Para estabilizar el rendimiento de un imán éste se puede someter a una temperatura definida cercana a la máxima a la cual se piensa que el imán pueda trabajar, o sumergirlo en un campo magnético oscilante, generando así una ligera magnetización del imán, evitando cualquier desmagnetización debida a causas internas y externas.
Elemento químico del grupo 2 (metales alcalinotérreos). Proviene de los minerales estroncianita y celestina. El estroncio se añade bajo forma de carbonato de estroncio en lugar del bario y confiere a los imanes de ferrita dura una fuerza coercitiva especialmente alta.
Es un coeficiente que depende solo de la geometría del imán y expresa la posibilidad de obtener buenas prestaciones de la geometría del imán o del circuito magnético. Si se une el punto de trabajo del imán con el origen del sistema de coordenadas B-H, se obtiene la recta de trabajo o recta de carga. N es adimensional y asume valores entre 0 (circuito magnético cerrado) y 1 (circuito magnético completamente abierto). Está asociado a la permeancia (conductancia magnética) por la relación: P=1−1/N
Ferrita de bario, de estroncio o de plomo, con fórmula química MeO • 6Fe2O3, donde MeO representa un óxido metálico. Todos los imanes permanentes de ferrita dura son hexagonales, por ej. BaO • 6Fe2O3 o SrO • 6Fe2O3. La fórmula completa es del tipo MeFel2Ol9.
Material con permeabilidad relativa muy por encima de 1, cuyo comportamiento se puede describir mediante la acción conjunta de dominios magnéticos dotados cada uno de momentos magnéticos elementales. Los imanes permanentes tienen permeabilidad poco por encima de uno, mientras que los materiales ferromagnéticos blandos (por ej. el hierro) tienen permeabilidad relativa muy por encima de uno (de 10^2 a 10^6).
Flujo de la inducción magnética B a través de una cierta superficie A. Es igual, en caso de homogeneidad de B sobre la superficie A, a B • A, por el contrario es igual al integral matemático de B sobre la superficie A. Su unidad de medida en el sistema SI es el Wb (Weber) equivalente al Vs (Voltio-segundo).
Parte del flujo magnético total que atraviesa el entrehierro útil del circuito magnético analizado. La parte restante del flujo se llama flujo disperso.
Instrumento de medida de la densidad de flujo B: normalmente aprovecha el efecto Hall de los semiconductores; indica directamente, sin movimiento de la sonda de medida, la densidad de flujo magnético.
Intensidad del campo magnético: esta magnitud establece cómo se estimula magnéticamente un material. H depende solamente de la corriente circulante en una bobina cerca del material sometido a una intensidad determinada de magnetización H.
Es la magnitud que destaca el estado de magnetización de un material magnético: su definición primaria se basa en el efecto que tiene un campo de inducción igual a 1 Wb/m2 sobre un conductor recorrido por la corriente. Unidad Tesla (T=Wb/m2). B = µoH+J.
Unidad de medida del flujo magnético en el sistema CGS (consulte también el flujo magnético) y es igual a 10−8 Tesla • m2.
Unidad de medida de la intensidad de campo coercitivo H en CGS. El nombre deriva del físico danés Hans Christian Oersted.
Pérdidas de las propiedades del imán a elevada temperatura, propiedades que ya no se pueden recuperar sucesivamente al valor inicial con el retorno a la temperatura de inicio (normalmente esta última es la temperatura ambiente). En el caso de la ferrita, la inducción residual disminuye al bajar la temperatura.
Es la relación entre la inducción magnética B y el campo magnético H. Puede interpretarse como una especie de «conductividad» magnética. En el vacío es una constante: (µo = 1,256 H/m (T / A/m). Se usa a menudo la definición de permeabilidad relativa µr dada la relación µr=µ / µo =B / µo H.
Se distinguen materiales diamagnéticos (µr<1), materiales paramagnéticos (µr>1), y materiales ferromagnéticos (µr>>1) de 102 a 106).
Relación entre la inducción B y el producto entre µoH en una parte del circuito magnético. Mientras mayor sea el módulo de la permeancia, más nos acercamos a la condición de circuito cerrado.
Contribución del material a la densidad de flujo: J =B – µo H.
Superficie de un imán permanente a través de la cual el flujo magnético sale o entra en el imán: puede ser Norte o Sur.
Punto de la curva de desmagnetización que representa los valores de la densidad de flujo B y del campo coercitivo H en el estado de trabajo. A mayor longitud del imán en la dirección de magnetización, más cercana a Br estará la B en el punto de trabajo. En un circuito magnético cerrado, el punto de trabajo corresponde al valor de Br.
En un imán cilíndrico es la relación entre la altura de un imán (h) y su diámetro (D), relación muy importante ya que de ella dependen las prestaciones que se pueden obtener del imán. En las curvas de desmagnetización a veces aparecen los valores h/D de manera que indican el rendimiento del imán.
Reversible o repetible. Un comportamiento magnético térmicamente reversible significa que un imán, después del calentamiento y enfriamiento sucesivo a la temperatura inicial, retoma sus valores magnéticos iniciales.
Es el valor “Br” igual a la inducción magnética que se obtiene en una muestra de material ferromagnético que no está sometida a campo H, siempre que la muestra se encuentre en circuito magnético cerrado (sin entrehierro).
Condición en la que en el material se obtiene un aumento de inducción B a medida que aumenta H con una pendencia igual a µo. Al alcanzar la condición de saturación del imán se obtienen los máximos valores de las diferentes propiedades.
Proceso de compactación de los polvos a alta presión y a alta temperatura, con el fin de obtener material compactado y homogeneizado. Las temperaturas de sinterización son orientativamente: para la ferrita dura aproximadamente 1200 °C – 1250 °C, para imanes en tierras raras aproximadamente 1050 °C – 1200 °C.
Describe la dependencia entre magnetización y campo magnético coercitivo.
Relación: M = X • µtH e µr = X + 1
Temperatura a la que un material de ferromagnético se transforma en paramagnético y por lo tanto pierde muchas de sus propiedades magnéticas. Nombre derivado de Marie Curie, física y química de principios del siglo XX.
La temperatura más elevada a la que un imán se puede mantener sin que haya pérdidas de flujo irreversibles (por lo tanto permanentes). La temperatura de trabajo depende también del circuito magnético en el que el imán se utiliza: esta genera más fácilmente efectos de desmagnetización si la permeancia tiene valores bajos, o si el circuito magnético se acerca a la condición de circuito abierto. Por lo tanto el caso más desfavorable será el de un solo imán con relación dimensional (L/D) muy pequeña.
Unidad de medida de la densidad de flujo magnético o inducción magnética. 1 T = 1 Vs/m2 = o 10.000 Gauss. Nombre que deriva de Nicola Tesla (1856-1943), físico serbio.
Unidad de medida del flujo magnético 1 Wb = 1 V s = 108 Maxwell. Nombre que deriva de Wilhelm Weber.