Materiales ferromagnéticos: "¿Cómo es eso que el vector H se da vuelta?"

Abstract

Una de las dificultades más importantes con las que se encuentran los estudiantes de las asignaturas básicas de Electricidad y Magnetismo es la comprensión de las propiedades magnéticas de la materia. En particular, la determinación de las direcciones y sentidos de los vectores magnéticos en dispositivos simples construidos con materiales ferromagnéticos como los imanes, transformadores y electroimanes. La confusión se agudiza por la mala interpretación de las curvas B-H y/ó M-H. Los libros de texto de las materias básicas no abordan el tema, aunque es posible hacer un modelo sencillo a partir de las leyes fundamentales sin recurrir a conocimientos avanzados de la teoría electromagnética. En primer lugar proponemos una estrategia para comprender bajo qué condiciones el vector H puede tener el mismo o distinto sentido que B en electroimanes con núcleo ferromagnético, aunque M y B tengan siempre el mismo sentido en dichos materiales. El desarrollo lleva en forma natural a la comprensión de la influencia de las características constructivas en la obtención de campos magnéticos más o menos intensos en imanes permanentes.

One of the major difficulties that students find in the basic subjects of Electricity and Magnetism is the understanding of the magnetic properties of matter. In particular, the determination of the directions of magnetic vectors in simple devices constructed with ferromagnetic materials such as magnets, transformers and electromagnets. The confusion is compounded by the misinterpretation of B-H curves and /or M-H curves. Textbooks on basic subjects do not address the issue, although it is possible to make a simple model based on the fundamental laws without resorting to advanced knowledge of electromagnetic theory. First we propose a strategy to understand under what conditions the H vector may have the same or different direction than B in electromagnets with ferromagnetic core, although M and B always have the same direction in these materials. The development leads naturally to the understanding of the influence of the constructive characteristics in obtaining more or less intense magnetic fields in permanent magnets.