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Coercitividad

Familia de bucles de histéresis para acero eléctrico de grano orientado , un material magnético blando. BR representa la retentividad y HC la coercitividad . Cuanto más ancho se...

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Familia de bucles de histéresis para acero eléctrico de grano orientado , un material magnético blando. BR representa la retentividad y HC la coercitividad . Cuanto más ancho sea el bucle exterior, mayor será la coercitividad. El movimiento en los bucles es en sentido antihorario .

La coercitividad , también llamada coercitividad magnética , campo coercitivo o fuerza coercitiva , es una medida de la capacidad de un material ferromagnético para resistir un campo magnético externo sin desmagnetizarse . La coercitividad se suele medir en unidades de oersted o amperio /metro y se denota como H C.

Una propiedad análoga en ingeniería eléctrica y ciencia de los materiales , la coercitividad eléctrica , es la capacidad de un material ferroeléctrico para soportar un campo eléctrico externo sin despolarizarse .

Los materiales ferromagnéticos con alta coercitividad se denominan magnéticamente duros y se utilizan para fabricar imanes permanentes . Los materiales con baja coercitividad se denominan magnéticamente blandos . Estos últimos se utilizan en núcleos de transformadores e inductores , cabezales de grabación , dispositivos de microondas y blindaje magnético .

Definiciones

Definición gráfica de diferentes coercitividades en la curva de histéresis flujo-campo (curva BH), para un material magnético duro hipotético.
Definiciones equivalentes de coercividad en términos de la curva de magnetización frente al campo (MH), para el mismo imán.

La coercitividad en un material ferromagnético es la intensidad del campo magnético aplicado ( campo H ) necesaria para desmagnetizar dicho material, una vez que la magnetización de la muestra ha alcanzado la saturación mediante un campo intenso. Este campo desmagnetizante se aplica en sentido opuesto al campo de saturación original. Sin embargo, existen diferentes definiciones de coercitividad, dependiendo de lo que se considere "desmagnetizado", por lo que el término "coercitividad" en sí mismo puede resultar ambiguo.

  • La coercitividad normal , H Cn , es el campo H necesario para reducir el flujo magnético ( campo B promedio dentro del material) a cero.
  • La coercitividad intrínseca , H Ci , es el campo H necesario para reducir la magnetización ( campo M promedio dentro del material) a cero.
  • La coercitividad remanente , H Cr , es el campo H necesario para reducir la remanencia a cero, lo que significa que cuando el campo H finalmente vuelve a cero, tanto B como M también caen a cero (el material alcanza el origen en la curva de histéresis). [ 1 ]

La distinción entre la coercitividad normal e intrínseca es insignificante en materiales magnéticos blandos, sin embargo, puede ser significativa en materiales magnéticos duros. [ 1 ] Los imanes de tierras raras más fuertes casi no pierden magnetización en H Cn .

Determinación experimental

La coercitividad de un material magnético se determina generalmente midiendo el ciclo de histéresis magnética , también llamado curva de magnetización , como se ilustra en la figura anterior. El aparato utilizado para obtener los datos suele ser un magnetómetro de muestra vibrante o de gradiente alterno . El campo aplicado en el que la línea de datos cruza el cero corresponde a la coercitividad. Si la muestra contiene un antiferromagneto , las coercitividades medidas en campos crecientes y decrecientes pueden ser diferentes debido al efecto de polarización de intercambio .

La coercitividad de un material depende de la escala de tiempo en la que se mide una curva de magnetización. La magnetización de un material medida en un campo inverso aplicado que es nominalmente menor que la coercitividad puede, en una escala de tiempo larga, relajarse lentamente hasta cero. La relajación ocurre cuando la inversión de la magnetización por el movimiento de la pared de dominio se activa térmicamente y está dominada por la viscosidad magnética . [ 22 ] El valor creciente de la coercitividad a altas frecuencias es un obstáculo serio para el aumento de las tasas de datos en la grabación magnética de alto ancho de banda , agravado por el hecho de que una mayor densidad de almacenamiento generalmente requiere una mayor coercitividad en el medio.

Teoría

At the coercive field, the vector component of the magnetization of a ferromagnet measured along the applied field direction is zero. There are two primary modes of magnetization reversal: single-domain rotation and domain wall motion. When the magnetization of a material reverses by rotation, the magnetization component along the applied field is zero because the vector points in a direction orthogonal to the applied field. When the magnetization reverses by domain wall motion, the net magnetization is small in every vector direction because the moments of all the individual domains sum to zero. Magnetization curves dominated by rotation and magnetocrystalline anisotropy are found in relatively perfect magnetic materials used in fundamental research.[23] Domain wall motion is a more important reversal mechanism in real engineering materials since defects like grain boundaries and impurities serve as nucleation sites for reversed-magnetization domains. The role of domain walls in determining coercivity is complicated since defects may pin domain walls in addition to nucleating them. The dynamics of domain walls in ferromagnets is similar to that of grain boundaries and plasticity in metallurgy since both domain walls and grain boundaries are planar defects.

Significance

As with any hysteretic process, the area inside the magnetization curve during one cycle represents the work that is performed on the material by the external field in reversing the magnetization, and is dissipated as heat. Common dissipative processes in magnetic materials include magnetostriction and domain wall motion. The coercivity is a measure of the degree of magnetic hysteresis and therefore characterizes the lossiness of soft magnetic materials for their common applications.

The saturation remanence and coercivity are figures of merit for hard magnets, although maximum energy product is also commonly quoted. The 1980s saw the development of rare-earth magnets with high energy products but undesirably low Curie temperatures. Since the 1990s new exchange spring hard magnets with high coercivities have been developed.[24]

See also

References

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  • Aplicación de inversión de magnetización (rotación coherente)
  • Para consultar una tabla de coercitividades de diversos soportes de grabación magnética, véase " Desmagnetización de soportes magnéticos de cintas de almacenamiento de datos " ( PDF ), en fujifilmusa.com.
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