UNIDADES MAGNETICAS Flujo magnético El fujo magnético (representado por la letra griega Φ), es una medida de la cantid tidad de magnetismo magnetismo,, y se calcula a partir del campo magnético,, la supercie sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia magnético ormado entre las líneas de campo magnético campo magnético y los dierentes elementos de dic dica a supe super rci cie! e! "a unid unidad ad de fujo fujo magn magnét étic ico o en el #istema $nternacional de %nidades es %nidades es el &eber &eber y y se designa por 'b (motio por el cual se conocen conocen como &eberíme &eberímetro tros s los aparato aparatos s empleado empleados s para para medir el fujo magnético)! En el sis siste tema ma ceg cegesi esimal mal se util tilia ia el ma*&ell ma*&ell (+ (+ &eber +-. ma*&ells)! /'b0 /10 2 /s0+ /s0+
3lujo magnético por una espira! 4ara camp campo os unior ormes y sup superc ercie ies s plana anas! si llam lamamos al ector campo magnético magnético y al ector area de la supercie ealuada, ealuada, el lujo Φ 5ue pasa a traés de dica área es simplemente el producto escalar del alor absoluto de ambos ectores6
#i llamamos llamamos al angulo angulo entre entre los los dos ector ectores es podemos podemos desar desarro rollar llar la e*presi7n como6
1ectores normales a una supercie dada! 8eneraliando aún más, podemos tener en cuenta una supercie irregular atraesada por un campo magnético eterogéneo! 9e esta manera, tenemos 5ue considerar cada dierencial de área6
Inducción Magnética Es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan campos eléctricos! :l generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores de carga se erán sometidos a una uera y se inducirá una corriente eléctrica en el conductor! ;ual5uier dispositio (batería, pila<) 5ue mantiene la dierencia de potencial entre dos puntos en un circuito se llama uente de alimentaci7n! "a uera electromotri = (em) de una uente se deine como el trabajo realiado por el dispositio por unidad de carga, por lo 5ue las unidades de uera electromotri son los oltios! ;uando decimos 5ue un campo magnético genera una corriente eléctrica en un conductor, nos reerimos a 5ue aparece una em (llamada em inducida) de modo 5ue las cargas del conductor se mueen generando una corriente (corriente inducida)! Este eco se obsera ácilmente en el siguiente e*perimento6 si acercamos o alejamos un imán a un conductor 5ue no está conectado a ninguna uente de uera electromotri, se detecta con un amperímetro 5ue aparece una corriente eléctrica en el conductor! "a corriente desaparece si el imán se mantiene en la misma posici7n, por lo 5ue se llega a la conclusi7n de 5ue s7lo una ariaci7n del fujo del campo magnético con respecto al tiempo genera corriente eléctrica! "a ley 5ue e*plica esta interacci7n entre la uera electromotri inducida y el campo magnético es la "ey de 3araday6
En donde Φm es el fujo del campo magnético! 4or tanto, para 5ue apareca una uera electromotri (em) inducida debe ariar el fujo del campo magnético a traés de la supercie delimitada por el conductor! 9e la denici7n de fujo6
#e deduce 5ue ay tres ormas de ariar el fujo del campo magnético6 ariar el m7dulo del campo, la supercie 5ue lo atraiesa o el ángulo 5ue orman ambos!
Fuerza Magnetomotriz "a uera magnetomotri (3>>, representada con el símbolo 3) es a5uella capa de producir un fujo magnético entre dos puntos de un circuito magnético! Es una de las ariables usadas para describir un campo magnético! "a 3uera magnetomotri se puede entender de manera análoga al oltaje eléctrico de la ley de ?m! Esto está e*presado en la ley de @opAinson!
Intensidad del Camo Magnético ;omo sucede en otros campos de uera, el campo magnético 5ueda denido matemáticamente si se conoce el alor 5ue toma en cada punto una magnitud ectorial, 5ue recibe el nombre de intensidad de campo magnético! "a intensidad del campo magnético, a eces denominada inducci7n magnética, se representa por la letra B y es un ector tal 5ue en cada punto coincide en direcci7n y sentido con los de la línea de uera magnética correspondiente! Cambién se le llama densidad de fujo magnético dado 5ue6
(+.) "a obtenci7n de una e*presi7n para se deria de la obseraci7n e*perimental de lo 5ue le sucede a una carga 5 en moimiento en presencia de un campo magnético! #i la carga esta en reposo, no se
aprecia ninguna ueraD sin embargo, si la carga 5 se muee dentro del campo creado por un imán, se obsera c7mo su trayectoria se cura, lo cual indica 5ue una uera magnética se está ejerciendo sobre ella! Esta uera se conoce como 3uera de "orent (Ecuaci7n +)! (+) (F-) 9onde B representa el m7dulo o magnitud de la intensidad del campo y ala el ángulo 5ue orman los ectores
y
!
9ado 5ue , y son considerados como ectores, es necesario, además, reunir en una regla lo relatio a la relaci7n entre sus direcciones y sentidos6 el ector por los ectores
y
es perpendicular al plano ormado
, su sentido coincide con el de aance de un
tornillo 5ue gira en el sentido 5ue a de a (por el camino más corto)! 9ica regla, llamada del tornillo de >a*&ell, es e5uialente a la de la mano i5uierda, según la cual las direcciones y sentidos de los ectores , y ienen dados por los dedos pulgar, índice y cora7n de la mano i5uierda dispuestos en la orma 5ue se muestra en la siguiente gura!
3igura .6 Gegla de la mano i5uierda "a unidad del campo magnético en el #$ es el tesla (C), 5ue representa la intensidad 5ue a de tener un campo magnético para 5ue una carga de + ;, moiéndose en su interior a una elocidad de + mHs
perpendicularmente a la direcci7n del campo, e*perimente una uera magnética de + I (3igura F+)!
(F+)
!eluctancia "a reluctancia magnética de un material de secci7n # y longitud " es la resistencia 5ue orece a ser atraesado por un fujo magnético! 4or tanto, se dene como la relaci7n entre la uera magnetomotri (!m!m!) 5ue genera el campo y el fujo magnético 5ue se crea! "a reluctancia G de un circuito magnético uniorme se puede calcular mediante la ecuaci7n F6
(JJ) 9onde6 G K Geluctancia, medida en amperios uelta por &eber (:2H'eber)! Esta unidad es e5uialente al inerso del @enrio (+H@) multiplicado por el número de espiras! " K "ongitud del circuito, medida en metros! K 4ermeabilidad (@enrioHmetro)!
magnética
del
material,
medida
en
@Hm
# K#ecci7n del circuito (secci7n del núcleo magnético), en metros cuadrados!
Cur"a de Magnetización #e denomina cura de magnetiaci7n de un material, o característica magnética, a la representaci7n cartesiana de los alores de la inducci7n
magnética B (en ordenadas) y de la e*citaci7n magnética @ (en abscisas), como se muestra en la 3igura +! En ocasiones se representa la imanaci7n > en lugar de la inducci7n B!
3igura + #up7ngase un núcleo erromagnético de un transormador, si se le aplica una e*citaci7n magnética @, surgirá una inducci7n B! #i aumentamos la e*citaci7n magnética progresiamente desde cero (aumentando la intensidad) y se representa la cura de magnetiaci7n, se obsera 5ue la inducci7n es proporcional a @ y 5ue el tramo oa(3igura +) es prácticamente recto! Esto se debe a 5ue la permeabilidad es constante y alta (cuanto más alta es la permeabilidad más ertical será la gráca en este tramo)! "legados al punto a la graca deja de ser lineal, o lo 5ue es lo mismo, la permeabilidad deja de ser constante! : este tramo ab se le denomina codo de saturaci7n! :lcanado el punto b la graca uele a ser lineal! En el tramobc el material está completamente saturado! Esta saturaci7n supone 5ue para grandes aumentos de la e*citaci7n no se detectan cambios signicatios de la inducci7n B! En esta ona el material tiene baja permeabilidad (se comporta prácticamente como el aire)! : niel molecular, lo 5ue sucede en los materiales erromagnéticos es 5ue al aplicarles un campo los momentos magnéticos de los dominios se orientan con él a medida 5ue este aumenta (tramo ab)! %na e alineados con el campo se alcana la saturaci7n del material (a partir de b) lo 5ue supone 5ue no e*isten más dominios 5ue puedan contribuir a la inducci7n o magnetiaci7n del material! 4or esta ra7n, una e saturado el material, el alor de la inducci7n prácticamente no aría!
4ara un mejor aproecamiento del material (mínima secci7n) los núcleos de las ma5uinas se diseLan para 5ue, con sus alores nominales de uncionamiento, trabajen cerca del comieno del punto a (codo de saturaci7n)!
#istéresis Magnéticas En ísica se encuentra, por ejemplo, istéresis magnética si al magnetiar un erromagneto éste mantiene la seLal magnética tras retirar el campo magnético 5ue la a inducido! Cambién se puede encontrar el en7meno en otros comportamientos electromagnéticos, o los elásticos! "a istéresis magnética, es el en7meno 5ue permite el almacenamiento de inormaci7n en los platos de los discos duros o fe*ibles de los ordenadores6 el campo induce una magnetiaci7n, 5ue se codica como un - o un + en las regiones del disco! Esta codicaci7n permanece en ausencia de campo, y puede ser leída posteriormente, pero también puede ser inertida aplicando un campo en sentido contrario! 4ara poder conocer el ciclo de istéresis de un material, se puede utiliar el magnet7metro de MNpsel, 5ue se encarga de proporcionarle al material erromagnético los cambios senoidales de la corriente eléctrica para modicar el sentido de los imanes!
;ura de istéresis de magnetiaci7n! En electrotecnia se dene la istéresis magnética como el retraso de la inducci7n respecto al campo 5ue lo crea! #e produce istéresis al someter al núcleo a un campo creciente, los imanes (odipolos) elementales giran para orientarse según el sentido del campo! :l decrecer el campo, la mayoría de los imanes elementales recobran su posici7n inicial, sin embargo, otros no llegan a alcanarla debido a los roamientos moleculares conserando en mayor o menor grado parte de su orientaci7n orada, aciendo 5ue persista
un magnetismo remanente 5ue obligue a cierto retraso de la inducci7n respecto de la intensidad de campo! "as pérdidas por istéresis representan una pérdida de energía 5ue se maniesta en orma de calor en los núcleos magnéticos! ;on el n de reducir al má*imo estas pérdidas, los núcleos se construyen de materiales magnéticos de características especiales, como por ejemplo acero al silicio! "a pérdida de potencia es directamente proporcional al área de la cura de istéresis!