Campo coercitivo

Un material magnetizado ferromagnético se puede desmagnetizar mediante diversos procesos; por ejemplo, por golpes fuertes sobre el material o por calor. Sin embargo, la desmagnetización también se produce en un campo magnético opuesto externo. La intensidad de campo opuesto necesaria para la desmagnetización se denomina «intensidad de campo coercitivo».

Prueba experimental del campo coercitivo

Para comprobar experimentalmente esta afirmación, primero se debe magnetizar un material ferromagnético. Para ello, se sostiene un material que contenga hierro, como un tornillo, entre el polo norte y el polo sur de dos imanes permanentes y, a continuación, se separa cuidadosamente del tornillo en ambo sentidos. De este modo se magnetiza el tornillo y se produce un efecto de atracción magnética, p. ej., sobre alfileres.

La magnetización del tornillo se pierde si se calienta o se agita fuertemente (p. ej., mediante golpes fuertes con un martillo). Otra forma de desmagnetizar el tornillo es exponerlo a un campo magnético de polaridad opuesta. Este debe tener la intensidad del campo coercitivo. Si el tornillo se magnetizó porque la cabeza del tornillo estuvo en contacto con el polo norte de un imán permanente, mientras que la punta lo estuvo con el polo sur, el tornillo se puede desmagnetizar exponiéndolo a un campo magnético más débil y dirigiéndolo en sentido opuesto. La cabeza del tornillo debe estar en contacto con el polo sur de un imán permanente y la punta del tornillo, con el polo norte, es decir, exactamente a la inversa de la magnetización. Si para la desmagnetización se utilizaran imanes tan potentes como los utilizados para la magnetización, el tornillo volvería a magnetizarse, aunque con los polos invertidos.

¿Cómo se mide la coercitividad?

La coercitividad (Hc) es una medida de la resistencia de un material magnético con respecto a la desmagnetización. Se determina mediante la medición de curvas de histéresis (véase figura 1). Para ello, el material se expone a un campo magnético externo cuya intensidad se incrementa gradualmente y, a continuación, se reduce a cero. La coercitividad se corresponde con la intensidad de campo magnético en la que la magnetización del material se reduce a cero. Este valor se puede leer en la curva de histéresis como el punto de intersección de la curva con el eje horizontal, donde la magnetización es nula (en la figura 1 este punto de intersección está marcado con Hc).

Un montaje experimental para medir la curva de histéresis suele constar de una muestra del material analizado, una bobina para generar el campo magnético, un magnetómetro para medir la magnetización de la muestra y una unidad de control que varía el campo magnético externo. La muestra se coloca en la bobina y la unidad de control aumenta gradualmente la corriente a través de la bobina, cambia la dirección de la corriente y la reduce de nuevo para generar un campo magnético cíclico. La magnetización de la muestra se mide continuamente y se relaciona con el campo magnético aplicado para crear la curva de histéresis (figura 2).

La figura 2 muestra un montaje experimental para medir la intensidad del campo coercitivo. En primer lugar, se aplica una tensión U y se aumenta sucesivamente la corriente I a través de la bobina. Esto conduce a una densidad de flujo magnético B que magnetiza el material ferromagnético de la bobina y genera un campo magnético H, que puede medirse con una sonda Hall. Si la tensión U se pone a cero a continuación, no fluye más corriente por la bobina y la densidad de flujo externa B es cero. La intensidad de campo Hc que queda medida en la sonda Hall es la intensidad de campo coercitivo (véase figura 1).

Diferencia entre las intensidades de campo coercitivo bH_c y jH_c

Para que la densidad de flujo magnético en el interior del material desaparezca por completo, debe aplicarse un campo magnético externo de intensidad de campo coercitivo H_c
Se distinguen dos intensidades de campo coercitivo diferentes:

• La intensidad de campo coercitivo bH_c es la intensidad de campo coercitivo de la densidad de flujo.
• La intensidad de campo coercitivo jH_c, que se denomina «intensidad de campo coercitivo de magnetización» (o «polarización magnética»).

Esto se explica con más detalle a continuación:

Si un material magnetizado («imán» para abreviar) se expone a una intensidad de campo de bH_c, la densidad de flujo magnético en el imán desaparece. La densidad de flujo magnético dentro del imán es entonces cero. Sin embargo, esto solo se debe a que la magnetización restante se compensa con el campo opuesto externo. Ambos campos se anulan mutuamente en el interior. Por tanto, el propio material sigue siendo magnético. Esto se nota inmediatamente cuando el campo opuesto externo se desconecta de nuevo. Del material emanan todavía fuerzas magnéticas.

Si se aumenta la intensidad del campo externo a jH_c, o sea, se aumenta la intensidad del campo opuesto, el imán se desmagnetiza permanentemente.

En la figura 1 anterior, la intensidad de campo bH_c se muestra como H_c. La densidad de flujo magnético B en el interior del imán solo es cero mientras se dé bH_c. La intensidad de campo permanentemente desmagnetizante jH_c no se muestra y es mayor en magnitud que bH_c. Esta intensidad de campo coercitivo de la magnetización jH_c no solo compensa el campo magnético de los espines atómicos alineados en el material, sino que también lleva a que se neutralice la estabilización de la alineación de espines por la interacción de intercambio. La intensidad del campo magnético dentro del imán no es cero para campos opuestos mayores que bH_c, sino que tiene un valor determinado. Sin embargo, se dirige en dirección opuesta a los espines atómicos alineados e intenta invertirlos. Con jH_c, el campo magnético puede superar la interacción de intercambio y hace que los espines atómicos se inviertan. El material se desmagnetiza. Si se sigue aumentando la intensidad del campo magnético, los espines atómicos se vuelven a alinear en dirección opuesta. Se puede detectar una nueva magnetización, pero con la polarización magnética invertida, es decir, con los polos invertidos respecto a la polaridad original del imán.