Magnitudes
Al igual que para definir el comportamiento de un circuito eléctrico utilizamos las magnitudes eléctricas, para definir los campos electromagnéticos utilizamos las magnitudes magnéticas.
Flujo magnético (Φ):
El campo magnético se representa a través de las líneas de fuerza. 13 A la cantidad de estas líneas se le denomina flujo magnético. Se representa por la letra griega Φ; sus unidades son:
El Weber (Wb) en el sistema internacional.
El Maxvelio (Mx) en el sistema c.g.s.
La relación que existe entre ambas unidades es 1 Wb = 108 Mx
Inducción magnética (B):
La inducción magnética se define como la cantidad de líneas de fuerza que atraviesan perpendicularmente la unidad de superficie. En cierta forma, nos indica lo densas que son las líneas de fuerza, o lo concentradas que están, en una parte del campo magnético.
Se representa por la letra griega Β; sus unidades son:
La Tesla (T) en el sistema internacional.
El Gaus (Gs) en el sistema c.g.s.
La relación que existe entre ambas unidades es 1 T = 104 Gs.
Se dice que existe una inducción de una tesla cuando el flujo de un weber atraviesa perpendicularmente una superficie de un metro cuadrado.
Fuerza magnetomotriz ( F ):
Se puede decir que es la capacidad que posee la bobina de generar líneas de fuerza en un circuito magnético. La fuerza magnetomotriz aumenta con la intensidad de la corriente que fluye por la bobina y con el número de espiras de la misma.
F = N x I
F = Fuerza magnetomotriz en amperio-vuelta (Av)
N = Número de espiras
I = Intensidad de corriente (A)
Intensidad de campo magnético (H):
Nos indica lo intenso que es el campo magnético. La intensidad de campo en una bobina depende de la fuerza magnetomotriz (N x I). Ahora bien, cuanto más larga sea la bobina, más se dispersan las líneas de campo, dando como 15 resultado una intensidad de campo más débil; por lo que se puede decir que, para una fuerza magnetomotriz constante, la intensidad de campo (H) es inversamente proporcional a la longitud media de las líneas de campo, tal como se expresa en la siguiente ecuación:
H = Intensidad del campo en amperio-vuelta/metro (Av/m)
N = Nº de vueltas de la bobina
I = Intensidad de la corriente (A)
L = Longitud de la bobina (m)
Reluctancia (R)
La reluctancia de un material nos indica si este deja establecer las líneas de fuerza en mayor o menor grado. Los materiales no ferromagnéticos, como el aire, poseen una reluctancia muy elevada.
En cierta forma la reluctancia es un concepto similar al de resistencia en un circuito eléctrico, hasta tal punto que podemos establecer una ley de Ohm para los circuitos magnéticos que diga: «El flujo que se establece en un circuito magnético es proporcional a la fuerza magnetomotriz proporcionada por la bobina e inversamente proporcional a la reluctancia del medio por donde se establecen las líneas de fuerza del campo magnético»
La reluctancia es una característica propia de cada material magnético y de la ley de Hopkinson se deduce esta expresión también se conoce por ley de Hopkinson
Las unidades que le corresponden son: Av/Wb
Curva de magnetización. Saturación magnética
Cuando se somete una sustancia a la acción de un campo magnético creciente H, la inducción magnética que aparece en ella también aumenta en una relación determinada.
Por lo general, esta relación (B-H) no es constante, por lo que es de gran utilidad conocer la curva de magnetización, que representa el valor de la inducción en función de la intensidad de campo en cada material.
Para explicar el fenómeno de la saturación magnética se puede recurrir a la teoría molecular de los imanes:
«Cuando se introduce en una bobina un núcleo de una sustancia ferromagnética y se hace circular una corriente eléctrica por dicha bobina, aparece un campo magnético en su interior, de intensidad H, que orienta en cierto grado las moléculas magnéticas de dicha sustancia; lo que refuerza el campo con una inducción B. Un aumento de la intensidad de la corriente trae como consecuencia un aumento de H; lo que hace orientarse un poco más las moléculas magnéticas, lo que se ve reflejado en un nuevo aumento de la inducción. Si seguimos aumentando la intensidad de la corriente y con ella H, llega un momento en que las moléculas magnéticas están ya totalmente orientadas y por mucho que se aumente la intensidad del campo, este ya no se ve reforzado. Se ha alcanzado la saturación magnética».
Permeabilidad magnética
Se puede comprobar experimentalmente que, al introducir en el núcleo de una bobina una barra de hierro, se aprecia un notable aumento de las propiedades magnéticas de dicha bobina. Por esta razón, siempre que deseemos producir campos magnéticos intensos utilizaremos núcleos de hierro, como es el caso de los electroimanes.
Cuando se introduce en el núcleo de una bobina una sustancia ferromagnética, se aprecia un aumento de líneas de fuerza en el campo magnético. Si llamamos B0 a la inducción magnética que produce el electroimán con un núcleo de aire y B a la inducción magnética conseguida al introducir una sustancia ferromagnética. tendremos que:
El símbolo (mu) es el poder que posee la sustancia ferrromagnética de multiplicar las líneas de campo. A este parámetro se le conoce por el nombre de permeabilidad. En este caso, se trata de la permeabilidad relativa con respecto al aire o al vacío
En la práctica, es más usual utilizar el concepto de permeabilidad absoluta. Esta nos relaciona la intensidad de campo que produce la bobina (H) con el nivel de inducción magnética alcanzado al introducir una sustancia ferro magnética en el núcleo.
O lo que es lo mismo: B= (mu)*H. donde se aprecia el poder multiplicador de la permeabilidad.
Las unidades de permeabilidad en el SI se dan en henrios/metro (H/m).
La permeabilidad del aire o el vacío en el SI es:
Con esta expresión relacionamos la permeabilidad absoluta con la relativa:
