Excitació magnètica

L'excitació magnètica (també força o camp magnetitzant) és un dels tres camps que descriuen el magnetisme des del punt de vista macroscòpic, i està relacionat amb el moviment de càrregues lliures i amb els pols magnètics. També se l'anomena per raons històriques intensitat de camp magnètic, encara que per evitar confusions amb l'autèntic camp magnètic (la inducció magnètica B) se li ha donat aquest nom i altres com camp H .

Des d'un punt de vista físic, H i B són equivalents en el buit, excepte en una constant de proporcionalitat que depèn del sistema d'unitats: 1 en el sistema de Gauss, ${\displaystyle \mu _{0}=4\pi \cdot 10^{-7}{\mbox{N}}{{\mbox{A}}^{-2}}}$ en el SI. Només es diferencien en alguns materials amb el fenomen de la magnetització, de manera que el camp H s'empra sobretot en electrotècnia.

No s'ha confondre el camp H amb el camp exterior aplicat a un material, ja que com s'indica més endavant, el camp H també té fonts internes en forma de pols magnètics.

Fonts d'H

1) En una bobina, sense presència de materials magnètics, el valor de H depèn de les càrregues lliures en moviment, en aquest cas concret és el producte del nombre d'espires per la intensitat que circula per aquestes, tal com s'expressa en la següent equació:

${\displaystyle H={\frac {NI}{L}}}$

On:

* H: intensitat del camp en ampere-volta/metro (Av/m)

* N: nombre d'espires de la bobina

* I: intensitat del corrent en amperes (A)

* L: longitud de la bobina en metres (m)

2) Els materials imantats tenen a més una altra font de H en els pols ficticis que crea el camp M a la superfície. A aquesta part del camp H se l'anomena, de vegades, camp desmagnetitzant, i és important en els circuits magnètics i els fenòmens d'histèresi. Quan no hi ha corrents lliures, només existeix la part d'H originada en els pols i en aquest cas es pot establir una analogia amb el camp elèctric i definir un potencial escalar magnètic. També es pot establir una llei semblant a la llei de Coulomb però amb càrregues magnètiques:

${\displaystyle F=\kappa {\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}}\,\!}$

3) Finalment, també pot crear el camp H un camp elèctric variable.

Matemàticament, la primera i la tercera s'expressen amb una de les equacions de Maxwell:

${\displaystyle \nabla \times \mathbf {H} =\mathbf {j} _{\mathrm {lliure} }+{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}}$

La segona s'expressa amb:

${\displaystyle \nabla \cdot \mathbf {H} =-\nabla \cdot \mathbf {M} }$

Relació amb altres camps

El camp H és un dels tres camps que permeten la descripció macroscòpica del magnetisme. Els altres dos són B i M , i la seva relació en unitats del SI és:

${\displaystyle \mathbf {B} /\mu _{0}=\mathbf {H} +\mathbf {M} }$

B i H es relacionen en el buit, en el qual M és nul, de la següent manera:

${\displaystyle \ B=\mu _{0}{H}}$

on ${\displaystyle \mu _{0}}$ és la permeabilitat magnètica del buit.

En la matèria, la relació es pot expressar de vegades com:

${\displaystyle \ B=\mu {H}}$

on ${\displaystyle \mu }$ és la permeabilitat magnètica del material en el qual apareix el camp magnètic. És una variable de proporcionalitat que, segons el sistema físic que s'observi, pot ser una constant, per exemple 4π · 10^(-7) H/m en el buit, un camp escalar depenent del temps o de la posició, o fins i tot un tensor en el cas dels materials anisotròpics. La geometria del cos també influeix, ja que la relació només és lineal en barres infinites, esferes i anells de Rowland. Per tant, es tracta d'una equació constitutiva que descriu el comportament de la matèria i no una llei.

Condicions de contorn

Es pot demostrar que en la frontera entre dos mitjans amb diferents permeabilitats, la component tangencial del camp H és la mateixa en ambdós costats de la superfície, si no hi ha corrents veritables. Aquest comportament és similar al del camp elèctric E, això comporta que, en fenòmens electromagnètics en els quals les condicions de contorn són importants, s'aparellin aquests dos camps.

Bibliografia

• Alcalde Sant Miquel, Pau. electrònica general. Thomson/Paranimf, 2003. ISBN 84-9732-206-1. 
• Guerrero Fernández, Alberto; Sánchez Tejero, Orto; Moreno Sánchez, José Alberto; Ortega Megía, Antonio. Electrotècnia. McGraw-Hill, 1994. ISBN 84-481-1927-4. 
• Landau, L. D; Lifshitz, E. M. Electrodinàmica dels medis continus. Reverté, 1981. ISBN 84-291-4089-1. 

Nota