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Remanencia
¿Qué es exactamente la remanencia magnética? - Definición de términos
El término remanencia magnética, o densidad de flujo de remanencia, se refiere a la magnetización de una sustancia ferromagnética después de apagar el campo magnético externo. Esto significa 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 con el siguiente mapeo:
10,000 Gauss = 1 Tesla
Un material ferromagnético de alta remanencia es, por ejemplo, hierro. Puede magnetizarse cuando se expone a un campo magnético durante un período de tiempo. La remanencia proporciona información sobre la fuerza de esta magnetización. Se puede utilizar una curva llamada de histéresis para determinar la remanencia máxima: esto es diferente para cada material. Por cierto, la remanencia es especialmente fuerte en materiales ferromagnéticos. El campo magnético del material es opuesto al exterior.
Materiales ferromagnéticos remanentes
Níquel, cobalto y hierro son los tres elementos que exhiben propiedades ferromagnéticas a temperatura ambiente. Además de estos elementos, también hay varias aleaciones y compuestos con propiedades ferromagnéticas. Algunos elementos se vuelven ferromagnéticos solo a temperaturas muy bajas, por ejemplo 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 (en contraste con, por ejemplo, los paramagnetos).En la vida cotidiana también puede observar la remanencia: si, por ejemplo, un par de tijeras o un alfiler se exponen a un campo magnético fuerte, los objetos se atraen a los objetos que contienen hierro. Un pin de magnetización remanente permanece así colgado en el radiador, por ejemplo. Incluso hace posible construir una brújula con ella: simplemente coloque el alfiler magnetizado en un trozo de espuma de poliestireno y déjelo flotar en el agua. Ahora se ajusta automáticamente al campo magnético de la Tierra, en la medida en que no hay otros campos magnéticos que influyen, y actúa como una brújula de esta manera.
Explicación física de la remanencia
Se sabe que una sustancia se compone de varios átomos. Para los metales, estos se combinan para formar una rejilla. Cada átomo tiene a su vez:
- Núcleos atómicos de protones
- Si es necesario. Neutrones
- Una envoltura de electrones
Los electrones tienen un llamado giro de electrones. Éste es el responsable de las propiedades magnéticas. La remanencia tiene algo que ver con este giro.
En las lecciones de física, la magnetización está representada por pequeñas flechas en el material ferromagnético. Estos se alinean y forman un campo magnético. Las flechas pequeñas representan los imanes elementales. Básicamente, estos no son más que los giros de electrones. Sin un campo magnético externo, no están sujetos a ningún orden y se mueven constantemente. Al igual que con cualquier otro cuerpo, el movimiento de los átomos aumenta a temperaturas más altas. Normalmente, un material ferromagnético no es, por lo tanto, de naturaleza magnética; después de todo, los polos de los muchos giros de electrones o los imanes elementales apuntan en todas las direcciones, que cambian constantemente.
En este caos, el orden se lleva con un campo magnético: los imanes elementales o los espines de los electrones se alinean en paralelo al campo magnético externo. Esto crea un polo norte y sur. Si la temperatura no es demasiado alta, esta alineación paralela permanecerá estable con los materiales ferromagnéticos incluso cuando se elimine el campo magnético externo. La razón de esto es la llamada interacción de intercambio, concebible como el nivel de energía más bajo posible entre los espines de los respectivos electrones. El cuerpo permanece magnetizado por la alineación estabilizada de cada imán elemental luego de la eliminación del campo magnético externo por este efecto de remanencia. Esta magnetización se llama remanencia. Si, después de la eliminación del campo magnético, queda una magnetización más fuerte que con la otra, se habla de un material magnéticamente duro (o de un material magnéticamente blando en este último).
¿Puede cancelar la remanencia?
La remanencia también se puede deshacer. Si el imán está expuesto a las siguientes condiciones, existe la posibilidad de que la remanencia desaparezca:
- fuertes vibraciones
- Gran calor
- Campos magnéticos opuestos
Para una desmagnetización completa, es necesario el llamado campo coercitivo o se debe alcanzar la temperatura de Curie:
- níquel: 358 ° C
- Hierro: 768 ° C
- Cobalto: 1127 ° C
Sin embargo, no hay un umbral preciso para la desaparición completa de la remanencia en caso de choques.
Básicamente, los imanes deben suministrarse con energía para desmagnetizarlos. ¿Por qué es eso? Bueno, uno puede imaginar que gracias a la orientación de los giros de electrones individuales, una cierta cantidad de energía se almacena en un imán. Esto puede ser especificado por la densidad de energía magnética. La cantidad de 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 subsiguiente de letras para el grado, por ejemplo, "N" para 80 ° C. Cuanto mayor sea la calidad, mayor será la fuerza magnética y mayor será la remanencia.
La histéresis mencionada anteriormente es un gráfico que muestra que no hay una proporcionalidad estricta entre la magnetización de un material ferromagnético y el cambio en el campo magnético externo, la razón por la cual la remanencia permanece después de la eliminación del campo magnético externo.