Resistencia magnética
¿Qué es la resistencia magnética?
La resistencia magnética es una medida de la resistencia que oponen las líneas de campo magnético al fluir a través de la materia. Si la resistencia magnética es alta, las líneas de campo magnético no pueden penetrar bien en el material. Por tanto, la resistencia magnética es inversamente proporcional a la permeabilidad magnética μ. En consecuencia, los materiales ferromagnéticos presentan una resistencia magnética muy pequeña.Índice
En magnetismo,
el flujo magnético
Φ
es el equivalente de la corriente eléctrica I
de la electricidad.
Con ayuda de la tensión magnética
Umag
y el flujo magnético Φ,
se puede definir una resistencia magnética Rmag
mediante la relación:
Umag=Rmag•Φ Esto corresponde a la ley de Ohm en electricidad U=R•I, donde U denota la tensión eléctrica, I la corriente eléctrica y R la resistencia eléctrica (óhmica).
En materiales con alta permeabilidad, el flujo magnético es muy alto. Por tanto, la resistencia magnética es muy baja. Esto se aplica a materiales ferromagnéticos como el hierro.
Un superconductor, en cambio, presenta una resistencia magnética infinitamente grande. El superconductor desplaza completamente el flujo magnético de su interior. Ningún campo magnético puede penetrar en un superconductor. La permeabilidad del superconductor es cero.
Ejemplo para el cálculo de resistencias magnéticas
Utilizando la idea de resistencias magnéticas, se pueden calcular circuitos en serie y en paralelo de diferentes resistencias magnéticas como en un circuito eléctrico.Por ejemplo, se puede considerar una bobina en forma de anillo de longitud L con un núcleo de hierro y un entrehierro de ancho d. En esta bobina, el campo magnético dentro del núcleo de hierro es menor que en el entrehierro. En este caso, la intensidad de campo es indirectamente proporcional a la permeabilidad, es decir, directamente proporcional a la resistencia magnética. Esto es completamente análogo al circuito eléctrico. Hay un gran campo eléctrico en grandes resistencias porque una gran tensión cae a través de la resistencia.
Una bobina larga en forma de anillo con núcleo de hierro representa una resistencia magnética.
Un entrehierro también forma una resistencia magnética.
Como la permeabilidad magnética del aire es significativamente menor que la permeabilidad del hierro, la resistencia magnética del entrehierro es mayor que la resistencia del núcleo de hierro.
Si se reduce el entrehierro, la resistencia del entrehierro disminuye.
Al igual que la resistencia magnética, la tensión magnética que debe asignarse al entrehierro es correspondientemente grande.
Es aproximadamente el producto del campo magnético y la anchura del entrehierro d:
\(U_{magnético,entrehierro}=H_{air}\cdot{d}=\frac{B}{\mu_0\mu_{aire}}\cdot{d}\).
La tensión magnética de la bobina (con núcleo de hierro), por su parte, es:
\(U_{magnético,bobina}=H_{bobina}\cdot{L}=\frac{B}{mu_0\mu_{hierro}}\cdot{L}\).
El flujo magnético es el mismo en el núcleo de hierro que en el entrehierro. Recorre el área de la sección transversal A y es
\(\Phi=B\cdot{A}\).
Por tanto, a la resistencia magnética de la bobina con núcleo de hierro se le aplica lo siguiente:
\(R_{magnético,bobina}=\frac{U_{magnético,bobina}}{\Phi}=\frac{1}{\mu_0\mu_{hierro}}\cdot\frac{L}{A}\).
Mientras que la resistencia magnética del entrehierro viene dada por
\(R_{magnético,entrehierro}=\frac{U_{magnético,entrehierro}}{\Phi}=\frac{1}{mu_0\mu_{aire}}{cdot\frac{d}{A}\)
Cuanto más «largo» sea un elemento del circuito magnético en serie, mayor será la resistencia magnética asociada.
Cuanto mayor sea la permeabilidad μ
y el área de la sección transversal del componente A,
menor será la resistencia magnética.
Al igual que en un circuito eléctrico, se deben sumar las resistencias de los componentes conectados en serie para obtener la resistencia total del circuito, la resistencia magnética total del circuito magnético mostrado también se obtiene sumando las resistencias magnéticas de los componentes individuales. Por tanto, lo siguiente se aplica a la bobina anular con entrehierro mostrada:
\(R_{magnético}=R_{magnético,bobina}+R_{magnético,entrehierro}\).
Tanto en el caso eléctrico como en el magnético, cae una tensión a través de las resistencias proporcional a la resistencia respectiva.
Los componentes magnéticos también podrían conectarse en paralelo.
En este caso, al igual que en un circuito eléctrico en paralelo, las resistencias magnéticas se suman recíprocamente.
Esto significa que la resistencia total disminuye mediante la conexión en paralelo en comparación con los componentes individuales.
Autor:
Dr. Franz-Josef Schmitt
El Dr. Franz-Josef Schmitt es físico y director científico del Curso Práctico Avanzado de Física de la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg. Trabajó en la Universidad Técnica entre 2011 y 2019 y dirigió varios proyectos docentes y el laboratorio de proyectos de Química. Su investigación se centra en la espectroscopia de fluorescencia con resolución temporal en macromoléculas biológicamente activas. Asimismo, es director general de la empresa Sensoik Technologies GmbH.
Dr. Franz-Josef Schmitt
El Dr. Franz-Josef Schmitt es físico y director científico del Curso Práctico Avanzado de Física de la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg. Trabajó en la Universidad Técnica entre 2011 y 2019 y dirigió varios proyectos docentes y el laboratorio de proyectos de Química. Su investigación se centra en la espectroscopia de fluorescencia con resolución temporal en macromoléculas biológicamente activas. Asimismo, es director general de la empresa Sensoik Technologies GmbH.
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