Saturació (magnetisme)

Archiu:Magnetization curves.svg

Curves de magnetisació de nou materials ferromagnéticos diferents, mostrant l'efecte de saturació. 1.Full d'acer, 2.Acer al silici, 3.Acer de cresol, 4.Acer al tungsteno, 5.Acer magnètic, 6.Ferro de cresol, 7.Níquel, 8.Cobalt, 9.Magnetita.

La saturació magnètica és un efecte que s'observa en alguns materials magnètics, i es caracterisa com l'estat alcançat quan qualsevol increment posterior en un camp de magnetisació extern H no provoca un aument en la magnetisació del material.

Açò es demostra perque el camp magnètic total B tendix a estabilisar-se. És una característica particular dels materials ferromagnéticos tals com el ferro, níquel, cobalt i moltes de les seues aleacions.

Introducció

Archiu:Permeability of ferromagnet by Zureks.svg

Per l'efecte de saturació, la permeabilidad magnètica μ_f d'una substància ferromagnética alcança un màxim i després declina.

L'efecte de saturació es pot observar més clarament en la curva de magnetisació (també cridada curva BH o curva d'histéresis) d'una substància, en concret en la regió superior dreta de la curva. Mentres que el camp H s'incrementa, el camp B s'aproxima a un valor màxim de manera asintòtica. Este valor al com tendix asintóticamente el camp B és el nivell de saturació d'eixa substància.

Estrictament parlant, per sobre el nivell de saturació, el camp B continua aumentant pero de manera paramagnética, la qual és tres órdens de magnitut més menuda que la taxa d'aument ferromagnética observada per baix del nivell de saturació.

La relació entre el camp de magnetisació H i el camp magnètic B també pot expressar-se en térmens de permeabilidad magnètica: $\mu =B/H$ o en térmens de permeabilidad relativa ${\mu }_r=\mu /{\mu }_0$, a on ${\mu }_0$ és la permeabilidad magnètica del buit. La permeabilidad dels materials ferromagnéticos no és constant, sino que depén de H. En els materials saturables la permeabilidad relativa s'incrementa en H fins a un màxim, i després mentres el material s'aproxima a saturació, l'efecte s'invertix i la curva decreix fins a un.

Diferents materials posseïxen diferents nivells de saturació. Per eixemple, les aleacions de ferro d'alta permeabilidad utilisades en la fabricació de núcleus de transformadorés alcancen la saturació a valors d'1,6 a 2,2 Tesla (T), mentres que els imans de ferrita saturen a 0,2 - 0,5 T. Algunes aleacions de metal amorfo saturen a 1,2-1,3 T.

Explicació

Vore també: Ferromagnetisme

Els materials ferromagnéticos que mostren saturació, tals com el ferro, estan composts de regions microscòpiques cridades dominis magnètics que actuen com a menuts imans permanents. Ans que un camp magnètic extern siga aplicat al material, els dominis es troben orientats a l'encert. Els seus menuts camps magnètics apunten en direccions aleatòries i es cancelen entre sí, de modo que el material no produïx un camp magnètic global net. Quan s'aplica un camp de magnetisació extern H al material, ho penetra i causa l'alliniació dels dominis, provocant que els seus menuts camps magnètics roten i s'alineen paralelament al camp extern, sumant-se per a crear un gran camp magnètic que s'estén cap a fòra del material. Açò és cridat magnetisació. Quant més fort siga el camp magnètic extern, major serà l'alliniació dels dominis. L'efecte de saturació ocorre quan ya pràcticament tots els dominis es troben alineats, per lo que qualsevol increment posterior en el camp aplicat no pot causar una major alliniació.

Vore també

• Ferromagnetisme
• Domini magnètic

• Reluctancia magnètica
• Permeabilidad magnètica

Bibliografia

• (2003) Electrical Engineer's Reference Book, 16ª edició, Newnes. ISBN 0-7506-46373.
• «Transformers - The Basics (Section 2)». Beginner's Guide to Transformers. Elliott Sound Products. Archivat des d'el original, el 26 d'agost de 2016. Consultat el 17 de març de 2011.
• Steinmetz, Charres (1917). Theory and Calculation of Electric Circuits, McGraw-Hill.
• USA 5126907, Yoshihiro Hamakawa, Hisashi Takano, Naoki Koyama, Eijin Moriwaki, Shinobu Sasaki, Kazuo Shiiki, "Thin film magnetic head having at least one magnetic core member made at least partly of a material having a high saturation magnetic flux density", issued 1992