Universidad Privada San Pedro

Escuela Profesional de Ingeniera Mecnica Elctrica.

Curso: MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS

Tema: MATERIALES FERROMAGNETICOS

Profesor: ING. BRUNO BRAVO DIAZ

Alumno: CABANILLAS ROJAS FRANKLIN

Ciclo:VII2015

INDICE

1.- INTRODUCCION:Hay una serie de materiales cristalinos que presentan ferromagnetismo. La tabla de la derecha muestra una seleccin representativa de ellos, junto con sustemperaturas de Curie, la temperatura por encima del cual dejan de exhibir la magnetizacin espontnea.El ferromagnetismo no es una propiedad que depende slo de la composicin qumica de un material, sino que tambin depende de suestructura cristalinay la organizacin microscpica. Elacero elctrico, por ejemplo, es un material producido a escala industrial cuyas propiedades ferromagnticas han sido optimizadas para hacer uso de ellas en aplicaciones donde se requiere el establecimiento decampos magnticosde manera eficiente. Sin embargo hay aleaciones ferromagnticas de metal, cuyos componentes no son ferromagnticos, llamadasaleaciones Heusler. Por el contrario existen aleaciones no magnticas, como los tipos deacero inoxidable, compuesta casi exclusivamente de metalesferromagnticos.

2.- OBJETIVOS: Estudiar las propiedades magnticas y caractersticas de los materiales ferromagnticos. estudiar los tipos y las prdidas de los materiales ferromagnticos.

3.- MARCO TEORICO:3.1.- MATERIALES FERROMAGNETICOS:Los materiales ferromagnticos, compuestos de hierro y sus aleaciones con cobalto, tungsteno, nquel, aluminio y otros metales, son los materiales magnticos ms comunes y se utilizan para el diseo y constitucin de ncleos de los transformadores y maquinas elctricas. En un transformador se usan para maximizar el acoplamiento entre los devanados, as como para disminuir la corriente de excitacin necesaria para la operacin del transformador. En las maquinas elctricas se usan los materiales ferromagnticos para dar forma a los campos, de modo que se logren hacer mximas las caractersticas de produccin de par.Estos materiales han evolucionado mucho con el paso del tiempo lo que implica mas eficiencia, reduccin de volmenes y costo, en el diseo de transformadores y maquinas elctricas.Los ferroimanes tienden a permanecer magnetizados en cierta medida despus de ser sometido a un campo magntico externo. Esta tendencia a "recordar su historia magntica" se llamahistresis. La fraccin de la magnetizacin de saturacin que es retenida cuando se elimina el campo de generacin, se llamaremanenciadel material, y es un factor importante en los imanes permanentes.Todos los ferroimanes tienen una temperatura mxima, donde desaparecen las propiedades ferromagnticas como resultado de la agitacin trmica. Esta temperatura se llamatemperatura de Curie.Los materiales ferromagnticos responden mecnicamente al campo magntico impuesto, cambiando ligeramente su longitud en la direccin del campo aplicado. Esta propiedad, llamadamagnetostriccin, origina el zumbido familiar de los transformadores, que es la respuesta mecnica a los voltajes de corriente alterna de 60 Hz.3.2.- FERROMAGNETISMO:Elferromagnetismoes unfenmeno fsicoen el que se produceordenamiento magnticode todos losmomentos magnticosde una muestra, en la misma direccin y sentido. Un material ferromagntico es aquel que puede presentar ferromagnetismo. Lainteraccin ferromagnticaes la interaccin magnticaque hace que los momentos magnticos tiendan a disponerse en la misma direccin y sentido. Ha de extenderse por todo un slido para alcanzar el ferromagnetismo.Los ferromagnetos estn divididos endominios magnticos, separados por superficies conocidas comoparedes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnticos estn alineados. En las fronteras entre dominios hay ciertaenerga potencial, pero la formacin de dominios est compensada por la ganancia enentropa.Al someter un material ferromagntico a uncampo magnticointenso, los dominios tienden a alinearse con ste, de forma que aquellos dominios en los que losdipolosestn orientados con el mismo sentido y direccin que el campo magntico inductor aumentan su tamao. Este aumento de tamao se explica por las caractersticas de las paredes de Bloch, queavanzanen direccin a los dominios cuya direccin de los dipolos no coincide; dando lugar a un mono dominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece durante cierto tiempo.

4.- PROPIEDADES DE LOS MATERIALES FERROMAGNTICOS: Aparece una gran induccin magntica al aplicarle un campo magntico. Permiten concentrar con facilidad lneas de campo magntico, acumulando densidad de flujo magntico elevado. Se utilizan estos materiales para delimitar y dirigir a los campos magnticos en trayectorias bien definidas. Permite que las maquinas elctricas tengan volmenes razonables y costos menos excesivos.5.- CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES FERROMGNETICOS:Los materiales ferromagnticos se caracterizan por uno o varios de los siguientes atributos: Pueden imantarse mucho ms fcilmente que los dems materiales. Esta caracterstica viene indicada por una gran permeabilidad relativam/mr. Tienen una induccin magntica intrnseca mxima B maxmuy elevada. Se imanan con una facilidad muy diferente segn sea el valor del campo magntico. Este atributo lleva una relacin no lineal entre los mdulos de induccin magntica (B) y campo magntico. Un aumento del campo magntico les origina una variacin de flujo diferente de la variacin que originara una disminucin igual de campo magntico. Este atributo indica que las relaciones que expresan la induccin magntica y la permeabilidad (m) como funciones del campo magntico, no son lineales ni uniformes. Conservan la imanacin cuando se suprime el campo. Tienden a oponerse a la inversin del sentido de la imanacin una vez imanados.6.- CLASIFICACIN DE MATERIALES FERROMAGNTICOS:6.1.- Diamagnetismo:El diamagnetismo es un efecto universal porque se basa en la interaccin entre el campo aplicado y los electrones mviles del material. El diamagnetismo queda habitualmente enmascarado por el paramagnetismo, salvo en elementos formados por tomos o iones que se disponen en capas electrnicas cerradas, ya que en estos casos la contribucin paramagntica se anula. Las caractersticas esenciales del diamagnetismo son: Los materiales diamagnticos se magnetizan dbilmente en el sentido opuesto al del campo magntico aplicado. Resulta as que aparece una fuerza de repulsin sobre el cuerpo respecto del campo aplicado. La susceptibilidad magntica es negativa y pequea y la permeabilidad relativa es entonces ligeramente menor que 1. La intensidad de la respuesta es muy pequea. Se puede modelar en forma sencilla el comportamiento diamagntico mediante la aplicacin de la ley de Lenz al movimiento orbital de los electrones .El diamagnetismo fue descubierto por Faraday en 1846.Ejemplos de materiales diamagnticos son el cobre y el helio.Los materiales denominados diamagnticos se caracterizan por ser repelidos por los imanes (es lo opuesto a los materiales ferromagnticos, que son atrados por los imanes). El fenmeno del diamagnetismo fue descubierto en septiembre de 1845 por el fsico y qumicoMichael Faradaycuando observ que un trozo de bismuto era repelido por un imn, cualquiera que fuese el polo. Esa experiencia indicaba que el campo externo generado por el imn induca en el bismuto undipolo magnticode sentido opuesto.Pero, qu sucede en los materiales para que ocurra este fenmeno?El diamagnetismo se puede explicar de forma sencilla si se considera una consecuencia de aplicar la ley deLenz nivel molecular. Segn la teora electromagntica, siempre quevara el flujo magnticose genera unacorriente inducida y, segn esta Ley, "el sentido de las corrientes inducidas es tal que con sus acciones electromagnticas tienden a oponerse a la causa que las produce".Todos los tomos contienen electrones que se mueven libremente y cuando se aplica un campo magntico exterior se induce una corriente superpuesta cuyo efecto magntico es opuesto al campo aplicado.Otra forma de explicar el diamagnetismo es a partir de la configuracin electrnica de los tomos o de los sistemas moleculares. De esta forma, el comportamiento diamagntico lo presentan sistemas moleculares que contengan todos sus electrones apareados y los sistemas atmicos o inicos que contengan orbitales completamente llenos. Es decir los espines de los electrones del ltimo nivel se encontrarn apareados (por tanto el momento magntico de los espines es prcticamente nulo).Pero intentmoslo explicar de forma ms intuitiva.Supongamos una sustancia diamagntica formada por tomos, iones o molculas cuyo momento magntico total (suma de los momentos magnticos asociados al movimiento de sus cargas y a sus spines) es nulo (Figura 1).

Figura 1Al aplicarle un campo magntico externo Bo, los momentos de las molculas o tomos se orientan originando un campo Bm que se opone a dicho campo externo (Figura 2).

Figura 2Esta oposicin de campos hace que en el interior del material el campo resultante B sea un campo menor al campo Bm que se origina en el interior del material por la orientacin de los momentos de sus molculas. Al ser estos campos opuestos ambos se repelen, como se muestra en la siguiente figura. Otra caracterstica de estos materiales es que todos los polos magnticos se repelen, dado que si cambiamos la orientacin del campo Bo de la Figura 2 el campo inducido en el material Bm tambin cambiar a una nueva orientacin de forma que se oponga al campo Bo.

Figura 3(1)Uno de los fenmenos ms curiosos que presentan los materiales diamagnticos es la levitacin diamagntica. Como se aprecia en la siguiente figura,un pedazo de grafito piroltico, que tiene un diamagnetismo especialmente alto, levita sobre un granimnde neodimio permanente .

Figura 4Lasusceptibilidaden estos materiales suele ser pequea y negativa, exceptuando como se ha mencionado los superconductores.Existe un caso particular de diamagntico con unasusceptibilidad magnticabastante grande en mdulo. Son los superconductores, a los que podemos considerar diamagnticos perfectos. Estos materiales expulsan las lneas del campo magntico y consiguen un campo nulo en su interior, creando para ello corrientes superficiales que originan el campo que cancela el exterior. Como consecuencia de estas corrientes aparecen fuerzas magnticas que pueden conseguir la levitacin de un superconductor.6.2.- Paramagnetismo:Los materiales paramagnticos se caracterizan por tomos con un momento magntico neto, que tienden a alinearse paralelo a un campo aplicado. Las caractersticas esenciales del paramagnetismo son: Los materiales paramagnticos se magnetizan dbilmente en el mismo sentido que el campo magntico aplicado. Resulta as que aparece una fuerza de atraccin sobre el cuerpo respecto del campo aplicado.Los materiales paramagnticos son aquellos cuya suma neta de los momentos magnticos permanentes de sus tomos o molculas es nula (Figura 5). Estos materiales tienen un comportamiento magntico muy dbil.

Figura 5Si se aplica un campo magntico exterior lo suficientemente elevado, los momentos magnticos de los materiales paramagnticos se tienden a ordenar de forma paralela al mismo (Figura 6). Por tan, los dipolos se orientan en la misma direccin y sentido que el campo aplicado, por lo que la susceptibilidad magntica, aunque dbil, es positiva, y la permeabilidad relativa es ligeramente mayor que la unidad. Otra caracterstica que los diferencia de losmateriales ferromagnticoses el hecho de que cuando se elimina el campo externo aplicado el efecto del paramagnetismo desaparece.

Figura 6La suma del campo externo y el campo originado por la orientacin de los momentos magnticos de los tomos del material hace que en el interior de este el campo resultante sea B (Figura 7).

Figura 7Si tomamos la Ecuacin 2 (Ley de Curie para campos pequeos), tenemos que:

Donde M es la magnetizacin resultante, B es la densidad de flujo magntico del campo aplicado, T es la temperatura absoluta (en Kelvin), y C es una constante especfica de cada material (su constante de Curie). Se observa que los materiales paramagnticos tienden a comportarse como los ferromagnticos al aumentar el campo aplicado, y cada vez menos magnticos al elevarse la temperatura. De hecho, la orientacin de los tomos y el campo Bm asociado es casi imperceptible, y los efectos son prcticamente imposibles de detectar excepto a temperaturas extremadamente bajas o campos aplicados muy intensos. La susceptibidad de los materiales paramagnticos vara con la temperatura tal y como se muestra en la Figura 8.

Figura 8En la prctica, cuando se realizan clculos en los que intervienen materiales paramagnticos, debido a su escasa respuesta, se suelen considerar como si se tratase del vaco, es decir, =.Especialmente paramagnticos son los metales de transicin (excluyendo los ferromagnticos Fe, Ni y Co) y las tierras raras con tomos que tienen electrones desapareados.6.3.- Ferromagnticos:El ferromagnetismo es un fenmeno que no se debe slo a propiedades atmico-moleculares sino que es un efecto colectivo que requiere una estructura slida. Los materiales ferromagnticos son elementos de transicin, con una configuracin en sus tomos que favorece la interaccin entre los dipolos magnticos, los cuales se alinean paralelamente dentro de zonas que se llaman dominios. Como estos dominios se orientan aleatoriamente, no se genera imanacin neta en el material (Figura 9).

Figura 9Al aplicar un campo magntico a un material ferromagntico desmagnetizado (Figura 10), dado que su permeabilidad y la susceptibilidad magntica son superiores a uno, el campo en el interior del material es mayor al campo magntico aplicado. Esto se debe a que los dominios del material se orientan con el campo magntico exterior reforzndolo.

Figura 10Si ahora se retira el campo externo, los efectos del campo aplicado no desaparecen por completo, quedando un magnetismo remanente, que es la causa de la existencia de los imanes permanentes. Este magnetismo remanente se origina porque los momentos magnticos de los dominios no vuelven a su orientacin original, quedando mayoritariamente orientados en la direccin del campo aplicado (Figura 11).

Figura 11En la siguiente simulacin se puede observar el proceso de magnetizacin de un material ferromagntico.

Figuras 12Estos materiales se utilizan para delimitar y dirigir a los campos magnticos en trayectorias bien definidas (ncleo de transformadores, motores...). Permitiendo que las mquinas elctricas tengan volmenes razonables.Las principales caractersticas de los materiales ferromagnticos son: Pueden imantarse mejor que los dems materiales. Esta caracterstica viene indicada por una gran permeabilidad relativa. Tienen una induccin magntica intrnseca mxima Bmax muy elevada. La facilidad con la que se imantan es muy diferente segn sea el valor del campo magntico aplicado. Esta caracterstica lleva a que la relacin entre la induccin magntica (B) y la excitacin magntica (H) no sea lineal. Esta relacin se representa en lacurva de magnetizacindel material. Un aumento del campo magntico les origina una variacin de flujo diferente de la variacin que originara una disminucin igual de campo magntico. Este atributo indica que las relaciones que expresan la induccin magntica y la permeabilidad () como funciones del campo magntico no son lineales ni uniformes. Conservan la imanacin cuando se suprime el campo. Tienden a oponerse a la inversin del sentido de la imanacin una vez imantados.Por todas estas propiedades los materiales ferromagnticos son muy utilizados en electrotecnia.Los materiales ferromagnticos pierden sus propiedades por encima de la temperatura de Curie adquiriendo las propiedades de un material paramagnticos (Figura 13).

Figura 136.4.- Ferrimagnetismo:El ferrimagnetismo es un fenmeno de magnetizacin permanente que poseen algunos materiales cermicos. Las caractersticas macroscpicas de los materiales ferromagnticos y ferrimagnticos son similares; la diferencia entre ellos slo reside en el origen de los momentos magnticos. El ferrimagnetismo es un fenmeno fsico en el que se produce ordenamiento magntico de todos los momentos magnticos de modo que no todos los momentos magnticos de una muestra estn alineados en la misma direccin y sentido. Algunos de ellos estn opuestos y se anulan entre s. Sin embargo estos momentos magnticos no consiguen anular por completo la magnetizacin. Esto se debe a que algunos materiales cermicos poseen tomos o iones con momentos magnticos diferentes y cuando estos momentos magnticos se alinean de forma anti paralela, se produce un momento magntico neto en una direccin. Este tipo de materiales se llaman ferritas. Estas ferritas tienen baja conductibilidad y son tiles para muchas aplicaciones elctricas y magnticas tales como transformadores de alta frecuencia.Las magnetizaciones de saturacin de los materiales ferrimagnticos no son tan altas como las de los ferromagnticos.Por encima de la temperatura de Curie se pierde el ferrimagnetismo y el material pasa a ser paramagntico.La magnetita es un material ferrimagntico de las llamadas "ferritas" u "xidos ferrimagnticos"6.5.- Antiferromagnetismo:Al igual que los materiales ferromagnticos y ferrimagnticos los antiferromagnticos estn divididos en dominios magnticos.

Figura 14Los materiales antiferromagnticos tienen un estado natural en el cual los momentos magnticos de tomos adyacentes son opuestos, de manera que el momento magntico neto es nulo (Figura 14). Este estado natural hace difcil que el material se magnetice, aunque de todas formas adopta una permeabilidad relativa ligeramente mayor que 1. Es decir, la interaccin antiferromagntica hace que los momentos magnticos tiendan a disponerse en la misma direccin y en sentido inverso, cancelndolos si tienen el mismo valor absoluto, o reducindolos si son distintos. Ha de extenderse por todo un slido para alcanzar el antiferromagnetismo (Figura 15).

Figura 15

Si el campo magntico externo es muy intenso, algunos de los momentos magnticos se alinean paralelamente con l, an a costa de alinearse tambin paralelo a sus vecinos (superando la interaccin antiferromagntica). Generalmente, se requiere un campo magntico muy intenso para que esto suceda.Como el ferromagnetismo, la interaccin antiferromagntica se destruye a alta temperatura. La temperatura por encima de la cual no se aprecia el antiferromagnetismo se llama temperatura de Nel. Por encima de esta temperatura los compuestos son tpicamente paramagnticos (Figura 16).

Figura 16Los materiales antiferromagnticos son conocidos por la humanidad desde hace centenares de aos y se usan en numerosas aplicaciones, desde en motores elctricos hasta en el almacenamiento de informacin en discos duros.6.6.- Ferritas:Las ferritas tienen una alta permeabilidad magntica, lo cual les permite almacenar campos magnticos con ms fuerza que el hierro. Las ferritas se producen a menudo en forma de polvo, con el cual se pueden producir piezas de gran resistencia y dureza, previamente moldeadas por presin y luego calentadas, sin llegar a la temperatura de fusin, dentro de un proceso conocido como sinterizacin. Mediante este procedimiento se fabrican ncleos para transformadores, bobinas y otros elementos elctricos o electrnicos.El polvo de ferrita se usa tambin en la fabricacin de cintas para grabacin; en este caso, el material es trixido de hierro. Tambin es utilizado como tner magntico de impresoras lser, pigmento de algunas clases de pintura, polvo de inspeccin magntico (usado en soldadura), tinta magntica para imprimir cheques y cdigos de barras y, a su vez, con dicho polvo y la adicin de un fluido portador y un surfactante o tenso activo es posible fabricar ferrofluido casero.

6.7.- Ferrofluido:Un ferrofluido es un lquido que se polariza en presencia de un campo magntico Figura 17. Los ferrofluidos se componen de partculas ferromagnticas suspendidas en un fluido portador. Los ferrofluidos, a pesar de su nombre, no muestran ferromagnetismo, pues no retienen su magnetizacin en ausencia de un campo aplicado de manera externa. De hecho, muestran paramagnetismo y normalmente se identifican como "superparamagnticos" por su gran susceptibilidad magntica. Un autntico fluido ferromagntico es difcil de crear en la actualidad, requiriendo elevadas temperaturas y levitacin electromagntica.

Figura 177.- MATERIALES FERROMAGNTICOS PARA TRANSFORMADORES:La aleacin ferromagntica ms utilizada para el diseo de ncleos de transformadores es la aleacin hierro-silicio, esta aleacin es la producida en mayor cantidad y est compuesta por hierro esencialmente puro con 1-6% de silicio, dependiendo este porcentaje del fin a que se destine el material. Dando a esta aleacin un tratamiento trmico adecuado, se obtiene un material que comparado con el hierro, tiene mejores propiedades magnticas para campos magnticos dbiles, una resistividad mayor y sufren prdidas totales menores en el ncleo. Esta aleacin se lamina en chapas y flejes, principalmente de espesores comprendidos entre 0,35 y 0,635 mm recocidos; en el lenguaje corriente se le conoce con el nombre de acero al silicio o Chapa magntica.Las chapas de mejor calidad presentan mayor contenido en silicio, entre el 4 y el 5. El silicio eleva la dureza del material, por lo que su porcentaje se determina segn el empleo al que se designa la chapa. Para maquinas rotatorias el lmite superior es aproximadamente del 4%, teniendo en cuenta el peligro de la fragilidad. Tambin se prefieren chapas de menor contenido de silicio cuando las densidades de funcionamiento son elevadas o cuando se desea una elevada conductividad calorfica. Las prdidas en el ncleo y el coeficiente de envejecimiento aumentan al disminuir el contenido de silicio.La fabricacin de la chapa magntica ha llegado a estar normalizada en considerable extensin por lo que los datos magnticos publicados por diversos fabricantes no se diferencian, calidad por calidad, excesivamente.8.- AISLAMIENTO INTERLAMINAR:El aislamiento interlaminar se consigue formando una capa de xido natural sobre la superficie de la chapa magntica laminada plana o aplicando un revestimiento superficial. Evidentemente este tratamiento no reduce las corrientes parsitas en el interior de las chapas. Generalmente se consigue una mejora en la resistencia entre chapas recociendo la chapa bajo condiciones ligeramente oxidantes que aumentan el espesor del xido superficial y cortando entonces las formas acabadas para los ncleos.Los revestimientos o acabados de aislamiento pueden clasificarse ampliamente en orgnicos o inorgnicos:a) El aislamiento orgnicoconsiste, en general, en esmaltes o barnices que se aplican a la superficie del acero para proporcionar una resistencia interlaminar.La chapa magntica laminada plana con revestimiento de tipo orgnico no puede recibir un recocido de distensin sin perjudicar el valor aislante de la capa. Esta, sin embargo, resiste las temperaturas de funcionamiento normales. Algunos aislamientos orgnicos son apropiados slo en ncleos refrigerados por aire, mientras que otros pueden ser apropiados para ncleos de transformadores tanto del tipo refrigerado por aire como los de bao de aceite. El espesor de este tipo de aislamiento es de aproximadamente de 2,5mm.b) El aislamiento inorgnicose caracteriza, en general, por una elevada resistencia y por la capacidad de resistir las temperaturas necesarias para el recocido de distensin. Esta ideado para ncleos de transformadores refrigerados por aire o en bao de aceite.9.- PERMEABILIDAD MAGNTICA:En fsica se denomina permeabilidad magntica a la capacidad de los materiales para atraer y hacer pasar a travs de s los campos magnticos. Esta permeabilidad est dada por la relacin entre la induccin magntica existente y la intensidad de campo magntico que aparece en el interior de dicho material.El grado de magnetizacin de un material en respuesta a un campo magntico se denomina permeabilidad absoluta y se suele representar por la letra griega (ecuacin 29).Donde B es laintensidad de campo magntico(tambin llamada densidad de flujo magntico) en el material, y H es laexcitacin magntica.

Figura 15: Comparacin de permeabilidades de materiales ferromagnticos (f), paramagnticos (p), diamagnticos (d) y el vaco (o).9.1.- tipos de permeabilidades magnticas:9.1.1.- Permeabilidad del vaco:La permeabilidad del vaco, conocida tambin como constante magntica, se representa mediante el smbolo o y tiene como valor:

Figura 16: Valor de la permeabilidad del vaco viene dado por la pendiente de la recta.9.1.2.- Permeabilidad magntica absoluta:Para comparar entre s los materiales, se utiliza la permeabilidad magntica absoluta () como el producto entre la permeabilidad magntica relativa() y lapermeabilidad magntica del vaco():

Posee las mismas dimensiones que la permeabilidad del vaco,, esto es, se mide en Tm/A.9.1.3.- Permeabilidad magntica relativa:La permeabilidad relativa, denominada por el smbolo, () es el cociente entre la permeabilidad absoluta del medio especfico y la permeabilidad del vaco (). Por tanto es adimensional.

Los materiales se pueden clasificar segn su permeabilidad magntica relativa en:a) LosFerromagnticos:, cuyo valor de permeabilidad magntica relativa es muy superior a 1. Los materiales ferromagnticos tienden a concentrar o atraer las lneas de campo en su interior. Son los materiales que "se pegan" a los imanes.Esa propiedad recibe el nombre de ferromagnetismo. Ejemplos de ellos son el hierro y el nquel.

Figura17: Grfica de variacin de la permeabilidad en los materiales ferromagnticos.b) LosParamagnticos:o no magnticos, cuya permeabilidad relativa es aproximadamente 1, se comportan como el vaco.La mayor parte de los materiales que encontramos en la naturaleza son paramagnticos, no presentan ferromagnetismo y su reaccin frente a los campos magnticos es muy poco apreciable.

Figura 18: Grfica de variacin de la permeabilidad en los materiales Paramagnticos.c) LosDiamagnticos:poseen una permeabilidad magntica relativa inferior a 1.Los materiales diamagnticos repelen el campo magntico, haciendo que ste pase por el exterior del material. En general, esta accin diamagntica es muy dbil, y no es comparable (pero a la inversa) al efecto que produce el campo magntico sobre los materiales ferromagnticos. Un ejemplo de material diamagntico es el cobre.

Figura 19: Grfica de variacin de la permeabilidad en los materiales Diamagnticos.La permeabilidad relativa de todos los materiales vara con la temperatura. Son de inters la temperatura de Curie y la temperatura de Nel. Se denomina temperatura de Curie (en ocasiones punto de Curie) a la temperatura por encima de la cual un cuerpo ferromagntico pierde su magnetismo y pasa a comportarse como un material puramente paramagntico. La temperatura de Nel es la temperatura por encima de la cual desaparece el efecto antiferromagntico en los materiales pasando stos a comportarse como materiales paramagnticos. Es una propiedad especfica de cada material.

10.- TEMPERATURA CURIE:Se denomina temperatura de Curie (en ocasiones punto de Curie) a la temperatura por encima de la cual un cuerpo ferromagnticopierde su magnetismo, comportndose como un material puramenteparamagntico, debido a que los efectos trmicos de desorden son mayores que los efectos de alineamiento de la interaccin magntica entre dominios. Una forma de desmagnetizar un material ferromagntico es entonces calentarlo por encima de esta temperatura.Pierre Curie descubri, junto a su hermano Jacques, el efecto piezoelctrico en cristales, estableciendo que la susceptibilidad magnticade las sustancias paramagnticas depende del inverso de la temperatura, es decir, que las propiedades magnticas cambian en funcin de la temperatura. En todos los materiales ferromagnticos encontr un descenso de la magnetizacin hasta que la temperatura llegaba a un valor crtico, llamada temperatura de Curie (Tc), donde la magnetizacin se hace igual a cero. Por encima de la temperatura de Curie los ferromagnticos se comportan como sustancias paramagnticas.

Figura 22 : Variacin de la susceptibilidad con la temperatura.10.1.- MATERIALES Y TEMPERATURAS DE CURIEMaterialTemp. Curie (K)

Fe1043

Co1388

Ni627

Gd292

Dy88

MnAs318

MnBi630

MnSb587

CrO2386

MnOFe2O3573

Fe3O4858

NiOFe23858

CuOFe2O3728

MgOFe23713

EuO69

Y3Fe5O12560

Se ve que estas temperaturas son en casos muy altas y cercanas a las temperaturas de fusin del elemento, por lo que en la prctica la desmagnetizacin por temperatura es en general un proceso parcial.11.- TEMPERATURA DE NEL:La temperatura de Nel es la temperatura por encima de la cual desaparece el efectoantiferromagnticoen los materiales, pasando stos a comportarse comomateriales paramagnticos. Es una propiedad especfica de cada material.La temperatura de Nel es anloga a latemperatura de Curiede losmateriales ferromagnticos. Recibe este nombre en honor a Louis Eugne Flix Nel (1904-2000), quien en 1970 recibi el Premio Nobel de Fsica por sus trabajos sobre el ferromagnetismo, premio compartido con el astrnomo Hannes Olof Gsta Alfvn, el cual fue galardonado por sus trabajos relacionados con el estado de la materia en forma de plasma.

Figura 21: Variacin de la susceptibilidad con la temperatura.11.- PERDIDAS EN LOS MATERIALES FERROMAGNTICOS:11.1.- Prdidas magnticas por corrientes de Foucault:Estas prdidas son debidas a las corrientes inducidas sobre el material ferromagntico como consecuencia de estar sometido a un campo magntico variable con el tiempo. Dichas corrientes reciben, tambin, los nombres de corrientes parsitas o de remolino. Si el material magntico fuese aislante, como lo son las ferritas, estas prdidas sern nulas. Para evaluar estas prdidas, supongamos una chapa como la de la figura 11.23 y dimensiones a, b y c, siendo a el espesor, b la anchura y c la longitud, en cuyo interior hay un campo magntico variable, dado por: BB t = max sen Esta chapa es de material ferromagntico de conductividad Fe. Este campo induce unas corrientes elctricas en el material que son proporcionales a la velocidad de variacin de B, o sea, a = 2 f y a la conductividad del mismo, esto es, a Fe. Estas corrientes producen un calentamiento por efecto Joule debido a las prdidas por corrientes parsitas o de Foucault.

Figura 11La direccin de las corrientes de Foucault viene dada por la regla de la mano derecha, agarrando el vector campo con la mano derecha y el pulgar apuntando en su direccin, el resto de los dedos marcan la direccin de las corrientes parasitas (Figura 11).EL mdulo de las prdidas de Foucault viene determinado por la ecuacin 2, en donde Kf es una constante proporcionada por el fabricante para cada tipo de chapa, f es la frecuencia a la que trabajar el circuito magntico y B max la induccin mxima que se puede presentar. De esta ecuacin se deduce que las prdidas son proporcionales al cuadrado de la frecuencia y la induccin mxima, siendo estas dos magnitudes dependientes del tipo de excitacin de la bobina que acta sobre el circuito magntico.

Las prdidas de Foucault se miden en W/kg y, en la prctica, suelen darse las prdidas magnticas totales, determinadas experimentalmente, en forma de tablas o grficos.

11.2.- Perdidas por Histresis Magnticas:En fsica se encuentra, por ejemplo, histresis magntica si al magnetizar un ferromagneto ste mantiene la seal magntica tras retirar el campo magntico que la ha inducido. Tambin se puede encontrar el fenmeno en otros comportamientos electromagnticos, o los elsticos.

La histresis magntica es el fenmeno que permite el almacenamiento de informacin en los imanes de los discos duros o flexibles de los ordenadores: el campo induce una magnetizacin en el pequeo imn, que se codifica como un 0 o un 1. Esta codificacin permanece en ausencia de campo, y puede ser leda posteriormente, pero tambin puede ser invertida aplicando un campo en sentido contrario.

En electrotecnia se define la histresis magntica comoel retraso de la induccin respecto al campo que lo crea.

Se produce histresis al someter al ncleo a un campo creciente, los imanes elementales giran para orientarse segn el sentido del campo. Al decrecer el campo, la mayora de los imanes elementales recobran su posicin inicial, sin embargo, otros no llegan a alcanzarla debido a los rozamientos moleculares conservando en mayor o menor grado parte de su orientacin forzada, haciendo que persista un mgnetismo remanente que obligue a cierto retraso de la induccin respecto de la intensidad de campo.

Las prdidas por histresis representan una prdida de energa que se manifiesta en forma de calor en los ncleos magnticos. Con el fin de reducir al mximo estas prdidas, los ncleos se construyen de materiales magnticos de caractersticas especiales.

La prdida de potencia es directamente proporcional al rea de la curva de histresis.El clculo numrico de estas areas no es sencillo, ya que se necesita conocer la ecuacin de las curvas implicadas en la representacin del ciclo de histresis. Por ello, para este clculo suele utilizarse la ecuacin 1, que seconoce como ecuacin de Steinmetz.

Donde Ph es el valor de las prdidas por histresis, f la frecuencia de la seal de excitacin, Kh es una constante que depende del material (puede estar entre 0.001 para un buen acero al silicio y 0.03 para el acero fundido duro). Bmax es el valor de la induccin mxima y n toma el valor de 1.6 para inducciones inferiores a 1 Tesla y 2 para inducciones superiores.Las unidades de las perdidas por histresis son los Vatios por metro cuadrado (W/m).

12.- BIBLIOGRAFA: http://es.wikipedia.org/wiki/Ferromagnetismo http://patricioconcha.ubb.cl/transformadores/materiales_ferromagneticos.htm https://fisicacontemporanea.wordpress.com/materiales-ferromagneticos/ http://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_materiales.htm#diamagneticos http://www.clubensayos.com/Ciencia/Materiales-Ferromagneticos/2155368.html http://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_perdidasmagneticas.htm http://quintans.webs.uvigo.es/recursos/Web_electromagnetismo/magnetismo_definiciones.htm#temperaturacurie