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Tensión magnética

¿Qué es la tensión magnética?

La tensión magnética describe el campo magnético entre el polo norte y el polo sur, teniendo en cuenta la distancia entre los polos. Si el campo magnético es muy grande en un punto determinado, la tensión magnética también es correspondientemente grande. Lo mismo ocurre en la electrónica. La tensión eléctrica es igual al campo eléctrico multiplicado por la distancia entre los polos. Un gran campo eléctrico con una gran distancia entre los polos solo se puede generar con una tensión correspondientemente grande.
Índice

Excurso: tensión eléctrica

Al igual que una tensión eléctrica puede definirse mediante campos eléctricos, también puede definirse mediante campos magnéticos para establecer una tensión magnética. Para ello resulta útil recordar el caso eléctrico:

Si existe una tensión eléctrica entre dos placas de un condensador cargadas eléctricamente (U) de, p. ej., 1 000 voltios, y dichas placas están separadas por una distancia de 1 m (d), se puede determinar directamente el campo eléctrico (E). Se aplica lo siguiente:

\(E=\frac{U}{d}\)
El campo eléctrico es, por tanto, de 1 000 V/m.

A la inversa, la tensión eléctrica entre las placas puede obtenerse multiplicando el campo eléctrico (si es constante a lo largo del trayecto) por la longitud de este, es decir, la distancia entre las placas.

Si el campo eléctrico varía con la posición (x), la tensión eléctrica debe calcularse mediante una integral de trayectoria sobre el campo eléctrico:

\(U=\int_{0}^d E(x)dx\)
Si E es independiente de la posición, puede multiplicarse simplemente por la longitud del trayecto d, como de costumbre:

\(U=\int_{0}^d E\,dx=E\cdot{d}\)
La tensión eléctrica se puede imaginar como la fuerza de una bomba que impulsa las cargas en un circuito eléctrico, del mismo modo que una bomba impulsa el agua en un circuito hidráulico.

La cantidad de agua corresponde a la corriente eléctrica y, para una fuerza de bombeo dada (tensión), depende únicamente del grosor de las tuberías (resistencia). La potencia (P) de la bomba corresponde al producto de la fuerza de bombeo (tensión, U) y la cantidad de agua (corriente, I):

P = U • I

Imagen de la tensión magnética
La figura ilustra la relación entre la tensión magnética U entre el polo norte y el polo sur del imán de herradura y la intensidad de campo magnético H. La fórmula solo se aplica al caso simple de un campo magnético independiente del lugar H. Si en un imán de herradura predomina un campo magnético de intensidad H y los polos tienen una distancia d, la tensión magnética entre los polos es U=H•d.Si la distancia es mayor, la tensión entre los polos debe ser mayor para obtener el mismo campo.

Definición de tensión magnética

La tensión magnética puede considerarse de forma análoga a la tensión eléctrica. La tensión entre dos polos magnéticos a una distancia constante ejerce una fuerza sobre momentos magnéticos que es proporcional a la tensión magnética. Si la distancia entre los polos se mantiene constante, el campo magnético es, por tanto, proporcional a la tensión magnética.

En consecuencia, la tensión magnética está relacionada con el campo magnético del mismo modo en que la tensión eléctrica lo está con el campo eléctrico:
Para obtener la tensión magnética, el campo magnético H debe multiplicarse por la distancia d entre los polos que generan dicho campo. Si el campo magnético entre los polos es constante (p. ej., en un imán de herradura), se cumple lo siguiente:

U_{magnetic} = \int_{0}^{d} H\,dx = H \cdot d
La corriente eléctrica corresponde al flujo magnético Φ. Con ayuda de la tensión magnética Umag y del flujo magnético Φ, también puede definirse una resistencia magnética Rmag:

\(R_{mag}=\frac{U_{mag}}{\Phi}\)
En materiales con una permeabilidad magnética elevada, el flujo magnético es también muy alto. La resistencia magnética es inversamente proporcional al flujo magnético y, por tanto, inversamente proporcional a la permeabilidad magnética. Un superconductor no presenta resistencia eléctrica, pero sí una resistencia magnética infinitamente grande. La permeabilidad magnética de un superconductor es igual a cero.


Retrato del Dr. Franz-Josef Schmitt
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.

Los derechos de autor de todo el contenido del compendio (textos, fotos, ilustraciones, etc.) pertenecen al autor Franz-Josef Schmitt. Los derechos exclusivos de uso obran en poder de Webcraft GmbH, Suiza (como operador de supermagnete.es). El contenido no puede ser copiado o utilizado de otra manera sin el permiso expreso de Webcraft GmbH. Las sugerencias de mejora o los elogios relativos al compendio deben enviarse por correo electrónico a [email protected]
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