Remanencia
¿Qué es la remanencia?
La remanencia o densidad de flujo de remanencia en un material ferromagnético (p. ej., el hierro) se expresa mediante fuerzas magnéticas mensurables que permanecen después de que el material se haya expuesto temporalmente a un campo magnético y se haya magnetizado. El valor numérico de la remanencia indica la intensidad de la magnetización. La remanencia máxima es un valor específico del material que puede determinarse a partir de la curva de histéresis.Índice
La remanencia es la magnetización que, después de que se haya eliminado un campo magnético
externo, permanece en un material ferromagnético
.
También se denomina «densidad de flujo
remanente».
Cuando un objeto se expone a un campo magnético externo, se produce la magnetización. El campo magnético creado por la propia magnetización es especialmente intenso en los materiales ferromagnéticos y está alineado con el campo magnético externo.
Remanencia en materiales ferromagnéticos
A temperatura ambiente, solo el hierro, níquel y cobalto son ferromagnéticos. Además, también existen aleaciones y compuestos ferromagnéticos, así como elementos que se vuelven ferromagnéticos a bajas temperaturas.Por su parte, los materiales ferromagnéticos presentan una fuerte remanencia cuando se elimina el campo magnético externo.
La remanencia se puede observar en la vida cotidiana cuando se expone un objeto que contenga hierro, como unas tijeras, a un fuerte campo magnético. A continuación, se observa que las tijeras atraen, p. ej., alfileres, aunque ya se haya retirado el imán de las tijeras.
Explicación física de la remanencia
Para explicar la remanencia, se puede imaginar que toda sustancia está formada por átomos con núcleos atómicos y electrones. Los electrones poseen una propiedad intrínseca llamada «espín», el cual presenta propiedades magnéticas.La física de la remanencia tiene algo que ver con los espines de los electrones, los cuales se comportan como pequeños imanes elementales. No están alineados uniformemente sin un campo magnético externo y, además, están en constante movimiento. Este aumenta a temperaturas más altas. Si imaginamos los espines de los electrones como barras magnéticas, los polos de estas muchas barras magnéticas diminutas apuntan en direcciones diferentes y cambian constantemente. Por tanto, el cuerpo en su conjunto no es magnético.
Cuando un cuerpo ferromagnético se magnetiza en un campo magnético externo, los imanes elementales se alinean todos en paralelo. El polo norte de todos los imanes microscópicos apunta en una dirección; el polo sur, en la otra.
Si la temperatura no es demasiado alta, los espines de los electrones en un ferromagneto permanecen alineados incluso cuando se elimina el campo magnético externo. Esto se debe a la interacción mutua de los espines de los electrones, la interacción de intercambio, que es particularmente fuerte en los ferromagnetos. Cada imán elemental se estabiliza en su orientación. El cuerpo permanece entonces notablemente magnético en su conjunto. Esta magnetización permanente es la remanencia.
En los materiales magnéticamente duros, se mantiene una remanencia mayor con el mismo campo magnético externo que en los materiales magnéticamente blandos.
La remanencia desaparece si el cuerpo magnetizado se calienta o se agita fuertemente, ya que así vuelve a cambiar la alineación de los espines de los electrones. Un campo magnético de polaridad opuesta también puede hacer desaparecer la remanencia. Para ello se requiere una intensidad de campo magnético muy específica, el llamado «campo coercitivo», de modo que se produzca, por un lado, una desmagnetización completa, pero, por otro, no se acumule aún una remanencia polarizada en sentido opuesto.
El efecto de que la magnetización de los cuerpos ferromagnéticos no sigue el cambio del campo magnético externo en proporción estricta, es decir, que la remanencia permanece en particular cuando se desconecta el campo magnético externo, también se denomina «histéresis».
La intensidad de la remanencia se especifica mediante la densidad de flujo magnético, que se mide en las unidades tesla o gauss. Se aplica la conversión 1 T = 1 tesla = 10 000 gauss = 10 kG.

Fig.
Curva de histéresis de un material magnéticamente blando (izquierda) y un material magnéticamente duro (derecha).
Para el material aún no magnetizado, la «curva inicial» roja muestra el curso de la magnetización sobre el campo externo.
La curva respectiva se aplica al curso mostrado por las flechas.
Los puntos típicos de la curva de histéresis son el campo coercitivo Hc,
necesario para compensar la remanencia del material por el campo externo, y la propia remanencia BR,
que denota la densidad de flujo remanente conforme desaparece el campo magnético externo.
Por último, está la densidad de flujo de saturación BS,
en la que todos los espines de los electrones están alineados.
En cada imán se almacena cierta cantidad de energía debido a la alineación de los espines de los electrones, que se indica mediante el producto energético.
La alineación de los espines de los electrones se destruye a altas temperaturas.
La energía magnética almacenada (cantidad del producto energético como número) y la temperatura máxima de funcionamiento
(indicada mediante una combinación de letras, p.
ej., «N» para 80 °C) determinan la calidad
del imán.
Un imán de alta calidad también presenta una elevada remanencia y, con ello, fuerzas magnéticas
intensas.

Autor:
Dr. Franz-Josef Schmitt
El Dr. Franz-Josef Schmitt es físico y director científico del Curso Práctico Avanzado de Física de la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg. Trabajó en la Universidad Técnica entre 2011 y 2019 y dirigió varios proyectos docentes y el laboratorio de proyectos de Química. Su investigación se centra en la espectroscopia de fluorescencia con resolución temporal en macromoléculas biológicamente activas. Asimismo, es director general de la empresa Sensoik Technologies GmbH.
Dr. Franz-Josef Schmitt
El Dr. Franz-Josef Schmitt es físico y director científico del Curso Práctico Avanzado de Física de la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg. Trabajó en la Universidad Técnica entre 2011 y 2019 y dirigió varios proyectos docentes y el laboratorio de proyectos de Química. Su investigación se centra en la espectroscopia de fluorescencia con resolución temporal en macromoléculas biológicamente activas. Asimismo, es director general de la empresa Sensoik Technologies GmbH.
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