7. PROPIEDADES MAGNÉTICAS 7. PROPIEDADES MAGNÉTICAS Y CIRCUITOS MAGNÉTICOSY CIRCUITOS MAGNÉTICOS

Presentación Power Point de:

Ms. Mario Chávez B. , Profesor de Física

.-Universidad Nacional de Trujillo.-Universidad Nacional de Trujillo

.- Universidad Privada Antenor .- Universidad Privada Antenor OrregoOrrego

© 2014

Objetivos: Objetivos: Después de Después de completar este módulo completar este módulo

deberá:deberá:

• Describir las Describir las analogíasanalogías entre un entre un circuito magnético y un circuito circuito magnético y un circuito eléctrico.eléctrico.

• Aplicar la Aplicar la ley de ampere a un circuito ley de ampere a un circuito magnético.magnético.

• Describir algunas propiedades de los Describir algunas propiedades de los materiales magnéticos.materiales magnéticos.

• Definir los vectores Definir los vectores magnetizaciónmagnetización, , inducción magnética einducción magnética e intensidad intensidad magnética.magnética.

MagnetizaciónMagnetización• En un material con momentos En un material con momentos

magnéticos aparecen corrientes magnéticos aparecen corrientes microscópicas.microscópicas.

• Se crea una corriente superficial de Se crea una corriente superficial de cargacarga

En el interior la corriente es nula

Corriente superficialCorriente superficial

Magnetización: Momento dipolar magnético por Magnetización: Momento dipolar magnético por unidad de volumenunidad de volumen

Corriente amperianaCorriente amperiana

por unidad de longitudpor unidad de longitud

Magnetización de saturación Magnetización de saturación Todos los dipolos están Todos los dipolos están orientadosorientados

• n= nº moléculas por unidad de volumenn= nº moléculas por unidad de volumen

A dld

Adidm

VVdmd

M

dl

diM

mnM s

Definimos B como el campo vectorial de inducción magnética y H como el vector intensidad de campo magnético.

El vector B define la forma como se magnetiza la materia y H el campo magnético externo aplicado.

Donde μ0 es la permeabilidad magnética del vacío y su valor es 4π x10-7H/m.

HB

0

CAMPOS DE INDUCCIÓN MAGNÉTICA Y DE INTENSIDAD MAGNÉTICA

)(0 MHB

Para campos magnéticos en la materia se debe tener en cuenta la magnetización del material:

En algunos materiales M es proporcional a H:

HM

Donde χ es la susceptibilidad magnética e indica que tan fácil responde el material a un campo magnético H.

En estas condiciones:

HB

HHB

)1(

)(

0

0

1r

Llamemos μr a la permeabilidad magnética relativa del material, tal que:

De esta forma:

HHB ro

Magnetización en la materia.

7. FERROMAGNETISMO7. FERROMAGNETISMO• Se presenta en Fe, Co, Ni y aleaciones.Se presenta en Fe, Co, Ni y aleaciones.

• Existen interacciones entre los espines de Existen interacciones entre los espines de los electrones.los electrones.

• La susceptibilidad La susceptibilidad m m >0 (grande)>0 (grande)

• Magnetización alta aún para valores del Magnetización alta aún para valores del campo externo bajos.campo externo bajos.

• En ausencia de campo existen dominios En ausencia de campo existen dominios magnéticos en los que la magnetización no magnéticos en los que la magnetización no es nula.es nula.

Al aplicar un campo magnético externo los Al aplicar un campo magnético externo los dominios se orientan todos en dirección al dominios se orientan todos en dirección al campo magnético.campo magnético.

Sin campo magnético Con campo magnético

Paramagnetismo

Ferromagnetismo

HISTÉRESIS MAGNÉTICA

La corriente en el primario crea en el material un campo magnético H, y el bobinado en el secundario permite medir la inducción magnética, B, en el material magnético

Ensayo de ROWLAND

En el ensayo se va aumentando el valor En el ensayo se va aumentando el valor de la corriente y por tanto de la f.m.m. y de la corriente y por tanto de la f.m.m. y se mide el valor de B a medida que se mide el valor de B a medida que aumenta la magnetización del materialaumenta la magnetización del material

H

B

Campo magnético aplicado

Material imanado hasta saturación por alineación de

dominios

El material ferromagnético sigue una curva no lineal cuando se imana

desde campo cero

El ciclo de histéresis muestra que la imanación de un material ferromagnético depende de su historia

previa. Una vez se ha llevado el material a saturación el campo aplicado H puede ser

reducido a cero pero el material retiene buena parte de su imanación .

Cuando el campo magnético aplicado cae a cero, sigue existiendo magnetismo remanente

El campo magnético aplicado debe invertirse y alcanzar un valor llamado

campo coercitivo para que la imanación vuelva a ser nula

Saturación en sentido opuesto

HISTÉRESIS MAGNÉTICA

• Ley de Ampere nildHl

• Suponemos que el campo magnético

fuera del núcleo es despreciable y que

tiene el mismo módulo en todo él

(sección uniforme), de tal forma que:

m

l

HlldH

(lm es la longitud media del toroide)

n

i

• Definimos “Fuerza

magnetomotriz” (Fmm):

mmm HlniF lm

n

H

i

• Suponiendo que todo el campo

magnético está en el núcleo férrico.

Aplicamos las relaciones entre H y B (en

zona de comportamiento lineal del

núcleo):

HB Fe

Fe

mmm

BlniF

• Sustituyendo en la fórmula de la Ley de

Ampere, queda:

Fe

BH

H

B

,Fe

lm

ni

• Por definición de flujo magnético, Φ

Fe

mmm A

lniF

• Sustituyendo de nuevo en la

fórmula de la Ley de Ampere,

queda:

A

BAAdB

H

B

,Fe

lm

ni

A

• Si ahora definimos, la reluctancia, Fe

mFe A

l

mmF

• Equivalencia magnética-eléctrica

• Fuerza magneto motriz

• Flujo magnético

• Reluctancia

• Permeabilidad absoluta

• Fuerza electromotriz

• Corriente eléctrica

• Resistencia

• Conductividad