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Remanencia
¿Qué es exactamente la remanencia magnética? - Explicación del término
El término remanencia magnética -o densidad de flujo de remanencia- hace referencia a la magnetización de un material ferromagnético tras la desconexión del campo magnético externo. Por tanto, se entiende un cierto magnetismo residual o la magnetización residual de un material. La densidad de flujo magnético indica la fuerza de la remanencia magnética. Se mide en unidades de Gauss o Tesla, aplicándose la siguiente clasificación:
10.000 Gauss = 1 Tesla
Un material ferromagnético con gran remanencia es, por ejemplo, el hierro. Puede magnetizarse si se expone a un campo magnético durante cierto tiempo. La remanencia proporciona entonces información sobre la fuerza de esta magnetización. A su vez, la remanencia máxima puede determinarse mediante la denominada curva de histéresis: ésta es diferente para cada material. Por cierto, la remanencia es especialmente fuerte en los materiales ferromagnéticos. El campo magnético del material está en dirección opuesta al campo magnético externo.
Materiales ferromagnéticos remanentes
El níquel, el cobalto y el hierro son los tres elementos que presentan propiedades ferromagnéticas a temperatura ambiente. Además de estos elementos, también existen varias aleaciones y compuestos con propiedades ferromagnéticas. Algunos elementos sólo se vuelven ferromagnéticos a temperaturas muy bajas, como los llamados superconductores. Las sustancias con propiedades ferromagnéticas muestran un efecto de remanencia muy fuerte después de desconectar el campo magnético externo o la magnetización (a diferencia de los paramagnetos, por ejemplo).
La remanencia también puede observarse en la vida cotidiana: por ejemplo, si se exponen unas tijeras o un alfiler a un campo magnético intenso, los objetos son atraídos posteriormente por objetos ferrosos. Un alfiler con magnetización remanente, por ejemplo, se pega a un radiador. Incluso puede utilizarse para construir una brújula de este modo: para ello, basta con colocar el alfiler imantado en un trozo de poliestireno y dejarlo flotar en el agua. Ahora se alinea automáticamente con el campo magnético terrestre -siempre que no haya otros campos magnéticos que influyan- y actúa así como una brújula.
Explicación física de la remanencia
Sabemos que una sustancia está formada por varios átomos. En el caso de los metales, éstos se combinan para formar una red. Cada átomo tiene a su vez:
- Núcleos atómicos formados por protones
- Neutrones, en su caso
- Una corteza de electrones
Los electrones tienen el llamado espín electrónico. Éste es el responsable de las propiedades magnéticas. Por tanto, la remanencia está directamente relacionada con este espín.
En las clases de física, la magnetización se representa mediante pequeñas flechas en el material ferromagnético. Éstas se alinean y forman un campo magnético. Las pequeñas flechas representan, por tanto, los imanes elementales. Básicamente, no son más que espines de electrones. Sin un campo magnético externo, no están sujetos a ningún orden y se mueven constantemente. Como en cualquier cuerpo, el movimiento de los átomos aumenta a mayor temperatura. Normalmente, un material ferromagnético no es magnético por naturaleza: al fin y al cabo, los polos de los numerosos espines de electrones o imanes elementales apuntan en todas las direcciones posibles, que también cambian constantemente.
Un campo magnético pone orden en este caos: los imanes elementales o espines de electrones se alinean en paralelo al campo magnético externo. Se crea así un polo norte y un polo sur. Si la temperatura no es demasiado alta, esta alineación paralela permanece constante en los materiales ferromagnéticos aunque se retire el campo magnético externo. La razón de ello es la llamada interacción de intercambio, concebible como el nivel de energía más bajo posible entre los respectivos espines de los electrones. Debido a la alineación estabilizada de cada imán elemental, el cuerpo permanece magnético después de que se haya eliminado el campo magnético externo por este efecto de remanencia. Esta magnetización se denomina remanencia. Si un material permanece más fuertemente magnetizado que el otro tras la supresión del campo magnético, se habla de un material magnéticamente duro (o de un material magnéticamente blando, en el caso de este último).
¿Se puede invertir la remanencia?
La remanencia también puede invertirse. Si el imán se expone a las siguientes condiciones, es posible que la remanencia desaparezca:
- fuertes vibraciones
- mucho calor
- campos magnéticos opuestos
Para que se produzca una desmagnetización completa, es necesario que exista el llamado campo coercitivo o que se alcance la temperatura de Curie:
- níquel: 358 °C
- hierro: 768 °C
- cobalto: 1127 °C
En el caso de las vibraciones, sin embargo, no existe un umbral preciso para la desaparición completa de la remanencia.
Por lo tanto, en principio es necesario suministrar energía a los imanes para desmagnetizarlos. ¿Por qué? Imaginemos que en un imán se almacena cierta cantidad de energía gracias a la alineación de los espines individuales de los electrones. Esto puede expresarse mediante la densidad de energía magnética. La cantidad del producto energético y la temperatura máxima de funcionamiento son los factores determinantes de la calidad del imán. Esto se indica mediante el producto energético y una combinación de letras posterior para la calidad, por ejemplo "N" para 80 °C. Cuanto mayor sea el factor Q, mayor será la fuerza magnética y mayor la remanencia.
La histéresis mencionada anteriormente es un gráfico que muestra que no existe una proporcionalidad estricta entre la magnetización de un material ferromagnético y el cambio en el campo magnético externo - la razón por la que la remanencia permanece después de retirar el campo magnético externo.