Coercividade - Coercivity
A coercividade , também chamada de coercividade magnética , campo coercitivo ou força coercitiva , é uma medida da capacidade de um material ferromagnético de resistir a um campo magnético externo sem se desmagnetizar . Coercitividade é geralmente medido em Oersted ou ampères unidades / metro e é denotado H C .
Uma propriedade análoga na engenharia elétrica e na ciência dos materiais , a coercividade elétrica , é a capacidade de um material ferroelétrico de resistir a um campo elétrico externo sem se tornar despolarizado .
Materiais ferromagnéticos com alta coercividade são chamados de magneticamente duros e são usados para fazer ímãs permanentes . Materiais com baixa coercividade são considerados magneticamente macios . Os últimos são usados em núcleos de transformadores e indutores , cabeças de gravação , dispositivos de micro-ondas e blindagem magnética .
Definições
Coercividade em um material ferromagnético é a intensidade do campo magnético aplicado ( campo H ) necessário para desmagnetizar aquele material, após a magnetização da amostra ter sido levada à saturação por um campo forte. Este campo de desmagnetização é aplicado oposto ao campo de saturação original. No entanto, existem diferentes definições de coercividade, dependendo do que é considerado 'desmagnetizado', portanto, o termo "coercividade" pode ser ambíguo:
- A coercividade normal , H Cn , é o campo H necessário para reduzir o fluxo magnético ( campo B médio dentro do material) a zero.
- A coercividade intrínseca , H Ci , é o campo H necessário para reduzir a magnetização ( campo M médio dentro do material) a zero.
- A coercividade de remanência , H Cr , é o campo H necessário para reduzir a remanência a zero, o que significa que quando o campo H finalmente retorna a zero, então ambos B e M também caem para zero (o material atinge a origem na curva de histerese )
A distinção entre a coercividade normal e intrínseca é insignificante em materiais magnéticos moles, porém pode ser significativa em materiais magnéticos duros. Os ímãs de terras raras mais fortes não perdem quase nenhuma magnetização em H Cn .
Determinação experimental
| Material | Coercividade (kA / m) |
|---|---|
|
Supermalloy (16 Fe : 79 Ni : 5 Mo ) |
0,0002 |
| Permalloy ( Fe : 4 Ni ) | 0,0008–0,08 |
| Limalha de ferro (0,9995 em peso ) | 0,004-37,4 |
| Aço elétrico (11Fe: Si) | 0,032–0,072 |
| Ferro bruto (1896) | 0,16 |
| Níquel (0,99 em peso) | 0,056-23 |
|
Ímã de ferrita (Zn x FeNi 1 − x O 3 ) |
1,2-16 |
| 2Fe: Co, poste de ferro | 19 |
| Cobalto (0,99 em peso) | 0,8-72 |
| Alnico | 30-150 |
| Meio de gravação da unidade de disco ( Cr : Co : Pt ) |
140 |
| Ímã de neodímio (NdFeB) | 800-950 |
| 12 Fe : 13 Pt (Fe 48 Pt 52 ) | ≥980 |
| ? ( Dy , Nb , Ga ( Co ): 2 Nd : 14 Fe : B ) | 2040–2090 |
| Ímã de samário-cobalto (2 Sm : 17 Fe : 3 N ; 10 K ) |
<40-2800 |
| Ímã de samário-cobalto | 3200 |
Normalmente, a coercividade de um material magnético é determinada pela medição do ciclo de histerese magnética , também chamada de curva de magnetização , conforme ilustrado na figura acima. O aparelho usado para adquirir os dados é tipicamente um magnetômetro de amostra vibrante ou gradiente alternado . O campo aplicado onde a linha de dados cruza zero é a coercividade. Se um antiferroímã estiver presente na amostra, as coercividades medidas em campos crescentes e decrescentes podem ser desiguais como resultado do efeito de viés de troca .
A coercividade de um material depende da escala de tempo em que uma curva de magnetização é medida. A magnetização de um material medido em um campo inverso aplicado que é nominalmente menor do que a coercividade pode, em uma escala de tempo longa, relaxar lentamente até zero. O relaxamento ocorre quando a reversão da magnetização pelo movimento da parede do domínio é termicamente ativada e é dominada pela viscosidade magnética . O valor crescente da coercividade em altas frequências é um sério obstáculo ao aumento das taxas de dados na gravação magnética de alta largura de banda , agravado pelo fato de que o aumento da densidade de armazenamento normalmente requer uma maior coercividade na mídia.
Teoria
No campo coercitivo, o componente vetorial da magnetização de um ferromagneto medido ao longo da direção do campo aplicado é zero. Existem dois modos principais de reversão de magnetização : rotação de domínio único e movimento da parede de domínio . Quando a magnetização de um material reverte por rotação, o componente de magnetização ao longo do campo aplicado é zero porque o vetor aponta em uma direção ortogonal ao campo aplicado. Quando a magnetização reverte pelo movimento da parede do domínio, a magnetização líquida é pequena em todas as direções do vetor porque os momentos de todos os domínios individuais somam zero. Curvas de magnetização dominadas pela rotação e anisotropia magnetocristalina são encontradas em materiais magnéticos relativamente perfeitos usados na pesquisa fundamental. O movimento da parede do domínio é um mecanismo de reversão mais importante em materiais de engenharia reais, uma vez que defeitos como limites de grãos e impurezas servem como locais de nucleação para domínios de magnetização reversa. O papel das paredes do domínio na determinação da coercividade é complicado, uma vez que os defeitos podem fixar as paredes do domínio, além de nuclea-los. A dinâmica das paredes de domínio em ferromagnetos é semelhante à dos limites de grão e da plasticidade na metalurgia, uma vez que tanto as paredes de domínio quanto os limites de grão são defeitos planos.
Significado
Como acontece com qualquer processo histérico , a área dentro da curva de magnetização durante um ciclo representa o trabalho que é executado no material pelo campo externo para reverter a magnetização e é dissipado como calor. Os processos dissipativos comuns em materiais magnéticos incluem magnetostrição e movimento da parede de domínio. A coercividade é uma medida do grau de histerese magnética e, portanto, caracteriza a perda de materiais magnéticos macios para suas aplicações comuns.
A remanência de saturação e a coercividade são figuras de mérito para ímãs rígidos, embora o produto de energia máxima também seja comumente citado. A década de 1980 viu o desenvolvimento de ímãs de terras raras com produtos de alta energia, mas com temperaturas Curie indesejáveis . Desde a década de 1990, foram desenvolvidos novos ímãs rígidos de mola de troca com altas coercividades.
Veja também
Referências
- Chen, Min; Nikles, David E. (2002). "Síntese, automontagem e propriedades magnéticas de nanopartículas de Fe x Co y Pt 100-xy ". Nano Letters . 2 (3): 211–214. Bibcode : 2002NanoL ... 2..211C . doi : 10.1021 / nl015649w .
- Gaunt, P. (1986). "Viscosidade magnética e energia de ativação térmica". Journal of Applied Physics . 59 (12): 4129–4132. Bibcode : 1986JAP .... 59.4129G . doi : 10.1063 / 1.336671 .
- Genish, Isaschar; Kats, Yevgeny; Klein, Lior; Reiner, James W .; Beasley, MR (2004). "Medições locais de reversão de magnetização em filmes finos de Sr Rb O 3 ". Physica Estado Solidi C . 1 (12): 3440–3442. Bibcode : 2004PSSCR ... 1.3440G . doi : 10.1002 / pssc.200405476 .
- Kneller, EF; Hawig, R. (1991). "O íman de troca de mola: um novo princípio material para ímanes permanentes". IEEE Transactions on Magnetics . 27 (4): 3588–3600. Bibcode : 1991ITM .... 27.3588K . doi : 10.1109 / 20.102931 .
- Livingston, JD (1981). “Uma revisão dos mecanismos de coercividade”. Journal of Applied Physics . 52 (3): 2541–2545. Bibcode : 1981JAP .... 52.2544L . doi : 10.1063 / 1.328996 .
links externos
- Applet de reversão de magnetização (rotação coerente)
- Para obter uma tabela de coercividades de várias mídias de gravação magnética, consulte " Desmagnetização da mídia magnética de fita de armazenamento de dados " ( PDF ), em fujifilmusa.com.